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1、钛及钛合金的焊接----压力容器焊工培训教材钛及钛合金的焊接第一节钛及钛合金一、概述钛是一种银白色的有色金属,其主要物理性能到于表1.钛及钛合金的特点是具有较高的比重的强度,良好的塑性,韧性和较高的耐蚀性,尤其是对碱介质,氯化物,硫化物,硝酸化合物,强腐蚀性气体(氯气、亚硫酸气、硫酸氢)等，具有很高耐蚀性（年腐蚀率在0.13mm以下）,因此广泛应用于研究航天工业,化学工业,也用于制造船舶与海洋工程及火电,核电设备中的海水淡化装置及热交换器等.表1钛与奥氏体不锈钢的物理性能原子量密度(g/cm3)熔点(℃)比热容20(℃)j/kg*k热导率20℃j/m*s*k电
2、阻率20℃μΩ*cm热膨胀系数20℃*10-6/k弹性模量Mpa钛(Ti)47.94.5166852216428.4117*103不锈钢7.8-8.01400-1427460-50018.7-22.868-10217.0-19.2193-200*103二、钛及钛合金分类钛材分为工业纯钛和含有稳定化元素的钛合金二大类。工业纯钛根据其杂质(主要是氧和铁)含量,以及由此而引起的强度差别分为TA0、TA1、TA2、TA3等牌号.它具有良好的耐蚀性、塑性、韧性、和焊接性,主要用作化学工业的耐蚀结构材料。钛合金按所含稳定化元素形成不同的固熔相,又可分为α型钛合金α＋β型钛
3、合金和β型钛合金。α型钛合金主要通过加入铝（Al）,有的再加入中性元素锰(Sn)等进行固溶强化而形成，例如牌号为TA7（Ti-5Al-2.5Sn）钛合金。α型钛合金的强度比工业纯钛高，具有良好的耐蚀性和焊接性能。α＋β型钛合金的组织，是以α型钛为与β型钛为基的两相固溶体组织结构。它的特点是可通过热处理强化而得到高强度，因此，其力学性能可以在较宽的范围内变化，以适应不同的用途。但是，随着其中的β相比例的提高，使焊接性能变差。β型钛合金含有较高的β相稳定化元素，在一般的工艺条件下，其组织几乎全为β相，通过时效热处理，β型钛合金强度增高。单一β相的β型钛合金，具有良
4、好的加工硬化特性，常用作弹簧，销钉等物件，其缺点是低温脆性大，焊接性能差。三、压力容器用钛及钛合金材料1、钛制焊接压力容器对钛材的要求钛制焊接压力容器，由于其使用制造和检验要求，因此，对用于钛制焊接压力容器的钛及钛合金材料，有它特殊的要求，主要有下列三方面：⑴制造容器用钛及钛合金材料应当具有良好的耐蚀性能、力学性能、焊接性能、成形性能及其他工艺性能。⑵符合钛及钛合金材料相应的国家标准或行业标准规定的技术要求。⑶所有压力容器用钛及钛合金材料均应是退火状态供货。2、钛及钛合金材料牌号及化学成份在国家标准GB/T3620.1《钛及钛合金牌号和化学成份》中,规定了钛及
5、钛合金品种牌号及其化学成份。在钛制焊接容器中,所用钛及钛合金材料牌号为TA0、TA1、TA2、TA3、TA9、TA10等，它们的化学成份列于表2：3、钛及钛合金板材钛及钛合金板材化学成份应符合表2的规定,钛及钛合金板材的室温力学性能列于表3：表2压力容器钛及钛合金牌号和化学成份(GB3620.1)含金牌号化学成份组化学成份（%）主要成份杂质,不大于TiMoPbNiFeCNHO其它元素单一总和TA0工业纯钛余量------0.150.100.030.0150.150.10.4TA1工业纯钛余量------0.250.100.030.0150.200.10.4TA
6、2工业纯钛余量------0.300.100.050.0150.250.10.4TA3工业纯钛余量------0.400.100.050.0150.300.10.4TA9Ti-0.2Pb余量--0.12-0.25--0.250.100.030.0150.200.10.4TA10Ti-0.3Mo-0.8Ni余量0.20.4---0.60.90.300.080.030.0150.250.10.4表3钛及钛合金板材室温力学性能牌号状态板材厚度mm室温力学性能不小于抗拉强度规定残余伸长应力伸长率%N/mm2TA0M0.3-2.02.1-5.05.1-10.0280-4
7、20170453030TA1M0.3-2.02.1-5.05.1-10.0370-530250453030TA2M0.3-2.01.1-2.02.1-5.0,5.1-10.010.1-25.0440-6203203530252520TA3M0.3-1.01.1-2.02.1-5.05.1-10.0540-72041030252020TA9M0.8-2.02.1-5.05.1-10.0370-530250302525TA10M2.0-5.05.1-10.04853452015压力容器用钛及钛合金板材的供货状态应该是退火状态(M).板材表面应光洁,呈金属本色,板材
8、表面不允许有裂纹、起皮、氧化皮、压折、
