TIG电弧辅助激光焊TA2直缝薄壁焊管的组织性能研究

为解决纯钛TA2直缝管在钨极氩弧焊(TIG)高速焊接时出现的咬边、驼峰成形缺陷等问题,提出了TIG在前的电弧辅助激光焊工艺。针对φ19 mm×0.7 mm的TA2直缝焊管,对单TIG自熔焊和TIG电弧辅助激光焊采用不同的热源模式,采用Abaqus软件建立焊接有限元模型,对比分析了这两种焊接过程中的温度循环曲线和焊后残余应力,并对得试验到的TA2薄壁焊管进行了显微组织分析及性能测试。结果表明:模拟所得的两种接头的焊缝轮廓尺寸与实际接头轮廓相近,TIG电弧辅助激光焊接时焊缝中心温度、焊后Von Mises应力低于TIG焊接的。与TIG焊相比,TIG电弧辅助激光焊的焊缝中心及热影响区的显微组织更小,抗拉强度、伸长率基本持平,屈服强度更高。在获得良好焊缝成形的条件下,采用TIG电弧在前的电弧辅助激光焊方法可以获得较高的焊缝质量。

SiO_2、Al_2O_3、ZrO_2对磨副材料对离子渗氮工业纯钛TA2磨损性能的影响

研究了离子渗氮处理工业纯钛TA2与硬质材料对磨的磨损性能。采用球盘摩擦磨损试验机评价摩擦学性能,选取了3种硬度的对磨副材料Si O2、Al2O3、Zr O2。利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后TA2的微观组织结构和硬度进行表征,并分析磨痕的表面形貌及元素组成。结果表明,渗氮后TA2表面生成了80μm厚的Ti N、Ti2N和α-Ti(N)硬质相渗氮层,表面硬度由140 HV提高至1260 HV,耐磨性能得到了提高。未处理样品的磨损机制主要是严重的黏着磨损、塑性形变和一定程度的磨粒磨损;渗氮样品的磨损机制主要为磨粒磨损,磨损率随对磨副材料硬度的升高而增大。

TA2钛焊管压扁试验裂纹分析

某化工项目用TA2钛焊管压扁试验后在焊缝处产生裂纹。从裂纹部位取样并通过金相组织、化学成分、力学性能、断口等方面的分析,结合压扁试验仿真计算,确定了焊缝开裂的原因。结果表明:焊缝强度高、刚度大,致使压扁试验过程中焊缝部位产生不均匀变形,变形高度集中在焊缝根部。由于焊缝与热影响区晶粒粗大、塑性较低,当局部变形量超过塑性极限时产生裂纹。焊缝根部的变形集中程度和焊缝的高宽比有关,通过降低焊缝余高可以减小压扁试验过程中焊缝根部的应变集中程度,从而避免开裂。

TA2薄壁钛管双TIG焊温度场和残余应力分布对接头组织性能的影响

针对纯钛TA2薄壁管的钨极氩弧焊(TIG)高速焊接时出现的咬边、驼峰等成形缺陷,以及焊接效率低等问题,提出采用双TIG焊接工艺,可有效提高焊接速度,改善焊缝成形的解决措施。同时采用ABAQUS对两种焊接方法建立焊接热弹塑性有限元模型,对比分析焊接温度场和焊后残余应力分布,并进一步对焊接TA2薄壁钛管进行显微组织分析及力学性能测试。试验结果表明:模拟所得的两种接头的焊缝轮廓尺寸与实际接头相近,双TIG焊接时焊缝中心温度低于TIG焊接,且双TIG焊缝附近Von Mises应力大于200 MPa的宽度小于TIG焊缝,焊后稳态时焊缝中心的Von Mises应力相近。双TIG焊缝中心及热影响区显微组织比TIG焊细小,两种接头的各项力学性能和耐海水腐蚀性能均满足相关标准要求。φ19 mm×0.7 mm的TA2钛管在获得良好焊缝成形的条件下,采用双TIG焊接工艺的焊接速度可达5 m/min。与TIG焊接工艺相比,生产效率大为提高,基本实现焊缝零缺陷。

TA2纯钛焊接管无缝化处理

本文以TA2纯钛焊接管为例对其无缝化处理实施分析,全文在提出问题的基础上,通过实验分析方法验证不同冷轧加工率对管材焊接组织所产生的影响,通过实验结果分析表明TA2纯钛焊接管在无缝化处理以及冷轧无缝化处理后,其在抗拉强度、延伸率、屈服强度等方面与冷轧无缝管较为接近,有替代无缝管的可能。

几种典型管路材料在流动海水中的冲刷腐蚀行为

为验证舰船中几种不同常用海水管路的耐冲刷腐蚀性能,测试了907钢、316L不锈钢、B10铜镍合金、TA2钛合金4种管路材料在不同海水流速下的耐冲刷腐蚀特性。通过腐蚀失重、电位测量、动电位极化手段分析了4种管路在1,3,5 m/s下的耐蚀性。结果表明:TA2在1,3,5 m/s流速海水冲刷下均未产生腐蚀失重,B10、316L、907的腐蚀速率随流速的增大而增加。TA2冲刷试验稳定电位随冲刷速度的加快有一定正移的趋势,且电位始终最正,B10、316L、907的电位随流速的增加无明显变化。从腐蚀角度出发,TA2材质耐腐蚀性能良好,是理想的耐海水冲刷管路材料。

室温蠕变下含轴向内表面裂纹钛管的失效评定

对室温蠕变条件下含轴向内表面裂纹钛管的失效评定曲线(FACs)进行了研究。根据工业纯钛TA2拉伸应力-应变关系及有限元方法,建立了TA2的R6 Option 2 FAC以及受内压含轴向内表面裂纹钛管的R6 Option 3FAC,并与R6 Option 1曲线比较。结果表明Option 1曲线适用于含轴向内表面裂纹钛管的常规安全评定。由于TA2存在室温蠕变现象,根据TA2拉伸应力-应变关系和室温蠕变数据,建立了TA2与时间相关的失效评定曲线(TDFAC),并与R6 Option 1曲线进行比较。结果表明TA2的室温蠕变现象对含裂纹结构的安全评定有显著的影响,对含轴向内表面裂纹钛管进行安全评定时需要考虑室温蠕变的影响,应采用TDFAC进行安全评定。

钛合金管件焊缝射线探伤图像识别与数据分析

针对钛合金管件焊缝射线图像检测过程中,人工识别缺陷效率不高、准确度较低的问题,提出采用计算机图像识别技术,对钛合金管件焊缝缺陷位置进行数字成像、图像预处理、图像分析以及特征的提取,并研发了射线探伤数据分析与质量评判软件系统,采用该系统对焊缝缺陷进行自动识别,可实现钛合金管件焊缝质量的自动评判。

EB锭焊管用TA2冷轧钛带制备技术研究

TA2薄壁钛焊管具有比强度高、耐腐蚀、生产效率高、换热效果好等优点,被广泛应用于核电、化工、海水淡化等领域。本研究采用短流程、低成本电子束冷床熔炼炉EB扁锭制备焊管用TA2冷轧钛带卷,并对其组织性能进行分析。结果表明:采用EB锭制备的TA2冷轧钛带卷横向强度低、伸长率及表面硬度高,可有效避免焊管弯曲成型过程中表面划伤、磨痕等成型缺陷,满足薄壁焊管使用需求。

拉拔工艺对TA2管材织构及性能的影响

本实验成功将拉拔工艺应用于TA2管材的制备,同时应用不同锥角组合对TA2管材进行拉拔,对比了不同锥角组合对TA2管材的显微组织及再结晶织构的影响。结果表明:退火态拉拔管材表现为径向织构,且部分晶粒的(0002)基面法相同管材的宏观轴向(AD)平行;微观的晶粒取向对管材宏观的力学性能有重要影响。单道次拉拔工艺制备的TA2管材其晶粒取向同轧制工艺制备的TA2管材存在明显差异。

芯棒对薄壁TA2钛管冷推弯曲成形影响的研究

为了掌握芯棒参数对大口径薄壁钛管材冷推弯曲成形质量的影响规律,选取了直径为Ф219 mm、壁厚为3.2 mm的TA2管材为研究对象,基于DYANFORM有限元软件建立了TA2钛管材冷推弯曲有限元模型,并利用冷推实验验证了所建模型的可靠性。基于所建的有限元模型,研究了芯棒结构、芯棒直径、芯棒形式对大口径薄壁TA2管材冷推成形结果的影响规律。研究结果表明：阶梯式芯棒可以有效预防成形弯头起皱现象的发生;随着芯棒直径的减小,外弧侧壁厚减薄率先增大后减小,内弧侧壁厚增厚率和截面椭圆度均有增大的趋势,内间隙的合理取值区间为0.51.5;刚性芯棒和液压均可以有效限制截面畸变的发生。