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钛管轧制缺陷的产生及超声波试验方法

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-11-13 12:13:46
冷轧是一个塑性变形过程,其特点是尺寸精度高,内表面光洁,并具有较高的机械性能。LG60在轧制钛合金管时,钛管表面局部出现螺旋状缺陷,导致生产效率下降,成品率降低,必须增加修磨工序以消除缺陷。科研人员通过对轧机、工艺、工模具及管坯四个方面进行了分析和实验,以便弄清缺陷产生的原因,提出解决方案。分别对设备、工艺、工模具进行全面检查,未发现异常。对Ф90mm管坯进行检查,发现个别管坯上局部存在螺旋细小裂纹缺陷,但间距远小于轧制后间隙。将管坯螺旋缺陷间距数据和轧制后管材螺旋缺陷间距数据对比发现,两组数据成正比。通过理论计算发现轧制后螺旋缺陷间距理论值与实际值基本吻合,说明轧制后管材表面的螺旋缺陷是由管坯表面的螺旋缺陷造成的。为了进一步验证轧制后管材表面的螺旋缺陷是由管坯表面的螺旋缺陷造成的推断,作了两组对比实验,两组试样使用同一批号、同一成分的管坯。分别抽取10支A表面光滑管坯和10支B表面存在螺旋缺陷的管坯,分别在同一设备上轧制,结果A料光滑无缺陷,B料存在螺旋缺陷。以上结果充分说明轧制管材表面的螺旋裂纹是由管坯上凹型螺旋缺陷造成的。
 
钛管生产主要包括原材料准备、电极制作、真空熔炼、锻造、挤压、轧制等工序,容易产生裂纹、缩孔、起皮、凹坑、分层、针孔、夹渣、折叠等缺陷,实践统计发现钛管的缺陷主要分布在表面,且外表面多于内表面,这些缺陷约有70%源于原料(管坯)。 如管坯存在夹杂物、缩孔等缺陷,后续轧制过程中会出现横向裂纹、夹层、折叠、重皮等产品质量问题。如钛管中出现了这些缺陷,就认为材料中出现了不连续,材料内部的致密性受到破坏,在水压试验或气压试验时可能出现泄漏,致使后续服役过程中发生泄漏或爆管。超声波试验方法钛管超声波检验采用自动水浸聚焦法探伤,是以人工对比试样的反射信号为依据,检测钛管中的不连续性缺陷。这种方法探伤灵敏度高、准确性好,缺陷容易准确定位且检测效率高,但探伤的可靠性受到很多因素的影响。其中,主要工艺参数和方法选择尤为重要,合理选择检测工艺参数,改善检测工艺方法可得到很好的效果。笔者单位钛管产品出厂检测使用性能稳定的“76EX-18超声波管棒材探伤系统”进行探伤,人工缺陷形状为纵向槽、横向槽,纵向槽应平行于管轴轴线,横向槽应垂直于管轴轴线,其断面形状可为V形、矩形或U形,矩形槽口的两个侧面应相互平行且垂直于槽口底面,V形槽的夹角应为60°,人工缺陷的尺寸视标准要求而不同。上述人工缺陷的形状比较规整,但实际生产中遇到的缺陷形状比较复杂,导致一些肉眼可见缺陷的反射信号幅度低于人工缺陷的幅度。如实际作业中按GB/T3625-2007对规格为"19.05mmX1.65mm、牌号为TA2的钛管进行超声波探伤,检验合格,但在后续表面质量检验过程中却发现了一些目视可见的缺陷,www.hvw00.com按ASTM钛管进行超声波探伤,检验合格,但在后续表面质量检验过程中也发现了目视可见的缺陷。分析其中的原因主要包括:(1)缺陷形状的影响。产品中实际缺陷的形状是多种多样的,缺陷的形状对其回波波高有很大的影响。(2)缺陷方位的影响。一般情况都是假定超声波入射方向与缺陷表面是垂直的,但实际缺陷表面相对于超声波入射方向往往是不垂直的。因此对缺陷尺寸估计偏小的可能性很大。由于存在探伤盲区,超声波检验方法往往对于产品表面及近表面微小缺陷的检测灵敏度不高。 GB5777—2008《无缝钢管超声波探伤方法》明确指出:“本标准所述探伤方法主要是检验钢管的纵向或横向缺陷,但不能有效地检出分层缺陷”。一种缺陷属于分层,一种缺陷为斜裂纹,依据ASTMB338进行探伤,存在漏检的可能性。
 
钛合金是一种在海水、化学溶剂、氨硫氯、氯化氢、各种酸性介质如硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸、有机酸、碱性介质、盐和熔融盐中具有良好耐腐蚀性能的镍基合金材料。钛合金具有强韧、耐蚀的综合性能,广泛用于化学等工业中。例如用于制造的钛设备有加热器、换热器、蒸发器、蒸馏釜、蒸馏塔、脂肪酸处理用冷凝器、处理松香亭酸用设备、化工泵等。由于合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性,因而还可用于热处理工业,制造各种结构件。在核动力工业中,该合金具有良好的耐高温高压水的腐蚀性能。按照材料学的观点,优质金属材料的化学成分、物理性能、几何形状应连续、纯净、均匀,否则可认为钛金属材料存在缺陷,包括化学缺陷和物理缺陷。前者常见的有成分不合格、偏析等冶金缺陷;后者一般是指金属材料在几何形状上存在着不连续性(即不密实性或不致密性),如裂纹、疏松、缩孔、起皮、凹坑、分层、针孔、夹渣、折叠等。
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