薄壁焊接钛管工艺及性能

钛管

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第4第4 春期

中国有色金一学报

14 2 9年1月 9

薄壁焊接钛管工艺及性能④q杨文甲(阳有色叠曩加工厂，阳 1 0 0 )沈沈 1 1 2

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7/ .7

摘

要

研究了电站凝汽器甩薄壁焊接钍管的成形、焊接、定径等工艺，发现钍焊接管与不锈钢、铜台盒焊管有着截然不同的特点一钍带不翕卷曲成形、回弹口太、成形时边缘易起波浪、接易被气悻污染等。 焊 故采取了相应的工艺措麓，使成形、焊接、定径等工序质量得到良好控制 .使翩造的薄壁焊接钍管的尺

关词成薄接综曲小量 i t缃，.羹：壁钛合法线…/笔 h,形焊管夸能冬 。, f珲~/———

采用薄壁焊接钛管制造的滨海电站和核电站的凝汽器比甩传统的铜合金管有更强的抗海

日本焊接钛管生产方式进行试生产，工艺流其程如下 t钛带_分条_上卷接带_清理带边一 . . .矫平一九机架卷曲成形_钨电极氩孤焊一承冷 .却_定径校形_在线探伤一切断_矫直一平端 . . .头_承压试验_性能测试一外观检查_切定尺 . . .一包装入库。

水腐蚀能力，无论是在静态或高速流动态的海水中都具有特殊的耐蚀稳定性。 水电部“八五期间计划在滨海建立几个新电站，并对老电站进行技术改造，逐步采用薄壁焊接钛管，如果一台 3 0万 k机组需薄壁 W焊接钛管 3￣3 t则我国每年要从国外进口 4 9, 约 3 0薄壁焊接钛管。 0t 在“七五期间国内有三个生产厂家先后进

1 1焊蕾机组 .卷管机为国产九段成形机组，与焊接装

置、定径机组组成焊管机列，生产规格为 d可 2m 5 m×0 5 0 9 qI .~, l的焊接管。九机架成形 BT机组，有六架是边缘弯曲法成形、三架为周围弯曲法成形 t机组为综合弯曲法成形机组，该 焊接电源为国产 N A4 0 S—3,并配有美国产 A c一 3弧压控制器和 GD 4 1 V A/ 6 3电孤磁力控制系统。 12链成形特点 .

行了薄壁焊接钛管技术攻关，并都向秦山核电站提供了不同壁厚的钛焊管装机试甩。 1 9在 91

年开机鉴定，国产薄壁焊接钛管未发现异常， 与进口薄壁焊接钛管一样经受

了运行的考核。 本文研究了电站凝汽器用薄壁焊接钛管的成形、焊接、定径等工艺及性能。

1薄壁焊接钛管工艺薄壁焊接钛管生产方式有两种；一种是美国方式，用连续在线成形、焊接、退火、精

T 1 A是工业纯钛，弹性模量为 1 85 P、 0 . a G屈服强度为 30 a这与钢、 4 MP。铜截然不同，故卷管成形时比钢、管坯成形时回雄口大，不铜易产生塑性变形。对钛成形特点，针在辊型设计上增加变形量来朴偿回弹量。 13孔型设计 .根据试验中发现的钛卷管成形特点，我们采用串联连续弯曲成形。成形辊设计采取底线

正、探伤等工艺来生产；另一种是日本方式， 它与前者不同点就在于无退火工序。我厂采用④收稿日期： 9 3 9 2 1 9年月 7日-回日期一 9 3年 l月 1 惨 19 1 6日

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水平法，尽量降低钛带边缘在成形过程中升起

止污染和在热影响区产生粗晶，应采用氩气保护，在焊接时采取小线能量，并这样才能保证钛焊管有良好的机械性能，焊接规范见表 l其。16焊管定径机构 .四架平辊、五架立辊和八辊矫直辊组成焊接管定径机构。甩这一机构使焊管管径利用多次拉拔和挤压来减径以达到成品管材尺寸精度和平直的要求。 、

的高度；又为了减少海带边”陷的出现而采缺取紧凑串联增加刚性}在轧辊材质方面也做了调整，部分轧辊选用 9 2合金钢，分轧辊大 0"部选用铝青铜，对减小摩擦和擦伤有一定效果。 管坯综合弯曲法成形见图 1示，坯边所管缘上一点的运动轨迹的投影，始为摆线而后开转变为螺旋线。

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2焊管性能测试对 T]薄壁焊接钛管接美国 A T 38 A S MB 3标准要求进行了各项目性能测试，其中 T d A] 2m 5 m×06 m焊接管的性能测试结果详见表 .m2。,

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在整个课题攻关中对焊接管性能影响诸因素进行了试验研究，主要有：海绵钛等级、管

圉 l警坯在九辊综音弯曲线形

坯的显微组织、成形、焊接、定径等五个主要影响因素，其结果见图 2、4示。、3

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焊接机构 .

焊接机构的组成部件有：接夹紧辊、焊上压轮、焊枪、枪移动机构、氩气保护装置、焊 电弧稳定控制系统、水玲装置等。该焊接机构能实现良好的焊接，能保证焊接质量和管材形状等。 .

3试验结果分析3 1焊接管有较大的内应力 .从薄壁焊接钛管的整个生产工艺过程中知道，坯卷曲成形、管焊接、定径等工序均在夹紧状态下运行，而各机架的辊线速度是逐渐增加的，故在成形管坯中存在拉应力；因为管坯是在弹塑性变形下进行焊接，所以焊管中存

1 5焊接参数选择 .钛的导热系数为 1 . Jm 7 2/ s ℃,比铜、 锕都低，故在高温下极易被气体污染。为了防衰1焊接

规

范

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扬文甲：壁捍接钍管工艺及性船薄

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囝 4焊警周向臻采应力分布

力增大超过弯曲弹性极限，坯开始塑性弯管形，并沿着管坯卷钢方向成形}然而在卷制的最后焊接阶段，由于卷边是在夹紧辊和上压辊的强制作甩进行对接的，其强塑性变形无法消除，弹塑性应力不能释放；焊后的管材经冷

圈 2崔绵钛爱度对钍带、

焊警桎麓的髟响1一带的如‘一捍管 l一带的 2 3 l 4捍管 一焊管一；5‘ 带的！7 O

却、径、矫直等工序积累了弹塑性变形量，定 致使焊管存在着残余应力，其分布情况见图 4。从图 4可见外管壁的拉应力值高于内管壁的压应力值。由于对使用造成害危的是周向拉应力],为了运行的安全可靠，对于周向残余拉应力大于 1MP 2 a的管材应进行消除应力退火来降低焊管应力。 3 2薄壁焊接钛管有优异的耐蚀性 .对 d2 mm×0 6 5 . mm×9 0 mm管材做了 0 23O

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静、动态挂管腐蚀试验，其结果见表 3。上、4

晶粒度/m u

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囝 3昌粒虞对￣ t性能骷响关系 ti F1 HV】 l—一口 2 0 i 3 d【"一 5。

述两个表的数据证实薄壁焊接钛管耐海水腐蚀性能是良好的，而铜合金管 B 0在同样试验条 3件下均发生不同程度的腐蚀。丧 3 A1

焊警、B 0管在 T 3

在着正负应力。 卷制过程中，管坯出现两种变化：开始时，卷制力低于管坯的弹性极限，弯曲中的弹材料厂窘本r廿管日车蚀管本厂 B铜管蛐

廑门海木中的腐蚀情况撵生蜘蕞色毒生锚管面积约 d~6 0 O毒生锚管茸积妁 l~7 O D撵生暂步量来腐蚀、有黄绿点丰腐蚀、少量蒋斑墨晕啊点

性力低抵抗卷制的作用，者始终保持平衡，两此时去掉外力，管坯将恢复原位}随着卷制但

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19 9 4年 1 2月

衰 4 T 14 5 n X0 6 A mi . mm蕾动态腐蚀羹拓 2

4结

论

( ) A1薄壁焊接钛管的质量达到了美国 1T的 A T 3 8标准的要求。 S MB 3

( )用底线水平法及综合弯曲法进行卷 2运管辊型设计，能满足成形、焊接要求，此辊型设计对工业纯钛焊接管是适用的。 ( )要生产高质量 T 3 A1薄壁焊接钛管，必须选好原料、以高质量的钛带为基础，否则很 难保证焊管质量。 ( )对内应力高的焊接管应进行消除内应 4力退火处理。参考文献1重力山大 BK等 ( )宁龙等 ( )见饿台金半成品.著，译 . 宝鸡西北有色金属研究院，1 8,14 1 7 9 4 3 - 3. 2五弓勇堆 (,陈天密等 ( )著)译 .见金属塑性加工技术 . 北京：冶金工业出版社，18 . 3 . 9 7 69 3神户倒锕报手穸二特橐，通卷 1 9 .1 8, 2 1 1— 2号 92 3 ( ) 61 . 7

3 3按钛的特性设计成形孔型 .钛的弹性极限比钢低，而屈服强度、摩擦系数均比钢高。为了使管坯能卷曲成形和焊接，以及防止

钛管坯成形时边缘出现“带边海、跑偏等问题，我们采取了使成形边缘高度尽量降低的孔型设计方法。 为了成形更利于焊接我们又运用了综合弯

曲法，并把第一架水平辊做成 w型，克服了管坯跑偏现象。 上述孔型在试制中，本满足 T基 A1钛焊管

的成形、焊接要求，能生产出符合美国 A T 3 8标准要求的薄壁焊接钛管。 S MB 3

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