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鈦管軋制缺陷的產生及超聲波試驗方法

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-11-13 12:13:46
冷軋是一個塑性變形過程,其特點是尺寸精度高,內表面光潔,并具有較高的機械性能。LG60在軋制鈦合金管時,鈦管表面局部出現螺旋狀缺陷,導致生產效率下降,成品率降低,必須增加修磨工序以消除缺陷。科研人員通過對軋機、工藝、工模具及管坯四個方面進行了分析和實驗,以便弄清缺陷產生的原因,提出解決方案。分別對設備、工藝、工模具進行全面檢查,未發現異常。對Ф90mm管坯進行檢查,發現個別管坯上局部存在螺旋細小裂紋缺陷,但間距遠小于軋制后間隙。將管坯螺旋缺陷間距數據和軋制后管材螺旋缺陷間距數據對比發現,兩組數據成正比。通過理論計算發現軋制后螺旋缺陷間距理論值與實際值基本吻合,說明軋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。為了進一步驗證軋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斷,作了兩組對比實驗,兩組試樣使用同一批號、同一成分的管坯。分別抽取10支A表面光滑管坯和10支B表面存在螺旋缺陷的管坯,分別在同一設備上軋制,結果A料光滑無缺陷,B料存在螺旋缺陷。以上結果充分說明軋制管材表面的螺旋裂紋是由管坯上凹型螺旋缺陷造成的。
 
鈦管生產主要包括原材料準備、電極制作、真空熔煉、鍛造、擠壓、軋制等工序,容易產生裂紋、縮孔、起皮、凹坑、分層、針孔、夾渣、折疊等缺陷,實踐統計發現鈦管的缺陷主要分布在表面,且外表面多于內表面,這些缺陷約有70%源于原料(管坯)。 如管坯存在夾雜物、縮孔等缺陷,后續軋制過程中會出現橫向裂紋、夾層、折疊、重皮等產品質量問題。如鈦管中出現了這些缺陷,就認為材料中出現了不連續,材料內部的致密性受到破壞,在水壓試驗或氣壓試驗時可能出現泄漏,致使后續服役過程中發生泄漏或爆管。超聲波試驗方法鈦管超聲波檢驗采用自動水浸聚焦法探傷,是以人工對比試樣的反射信號為依據,檢測鈦管中的不連續性缺陷。這種方法探傷靈敏度高、準確性好,缺陷容易準確定位且檢測效率高,但探傷的可靠性受到很多因素的影響。其中,主要工藝參數和方法選擇尤為重要,合理選擇檢測工藝參數,改善檢測工藝方法可得到很好的效果。筆者單位鈦管產品出廠檢測使用性能穩定的“76EX-18超聲波管棒材探傷系統”進行探傷,人工缺陷形狀為縱向槽、橫向槽,縱向槽應平行于管軸軸線,橫向槽應垂直于管軸軸線,其斷面形狀可為V形、矩形或U形,矩形槽口的兩個側面應相互平行且垂直于槽口底面,V形槽的夾角應為60°,人工缺陷的尺寸視標準要求而不同。上述人工缺陷的形狀比較規整,但實際生產中遇到的缺陷形狀比較復雜,導致一些肉眼可見缺陷的反射信號幅度低于人工缺陷的幅度。如實際作業中按GB/T3625-2007對規格為"19.05mmX1.65mm、牌號為TA2的鈦管進行超聲波探傷,檢驗合格,但在后續表面質量檢驗過程中卻發現了一些目視可見的缺陷,www.yukain.com.cn按ASTM鈦管進行超聲波探傷,檢驗合格,但在后續表面質量檢驗過程中也發現了目視可見的缺陷。分析其中的原因主要包括:(1)缺陷形狀的影響。產品中實際缺陷的形狀是多種多樣的,缺陷的形狀對其回波波高有很大的影響。(2)缺陷方位的影響。一般情況都是假定超聲波入射方向與缺陷表面是垂直的,但實際缺陷表面相對于超聲波入射方向往往是不垂直的。因此對缺陷尺寸估計偏小的可能性很大。由于存在探傷盲區,超聲波檢驗方法往往對于產品表面及近表面微小缺陷的檢測靈敏度不高。 GB5777—2008《無縫鋼管超聲波探傷方法》明確指出:“本標準所述探傷方法主要是檢驗鋼管的縱向或橫向缺陷,但不能有效地檢出分層缺陷”。一種缺陷屬于分層,一種缺陷為斜裂紋,依據ASTMB338進行探傷,存在漏檢的可能性。
 
鈦合金是一種在海水、化學溶劑、氨硫氯、氯化氫、各種酸性介質如硫酸、氫氟酸、鹽酸、磷酸、有機酸、堿性介質、鹽和熔融鹽中具有良好耐腐蝕性能的鎳基合金材料。鈦合金具有強韌、耐蝕的綜合性能,廣泛用于化學等工業中。例如用于制造的鈦設備有加熱器、換熱器、蒸發器、蒸餾釜、蒸餾塔、脂肪酸處理用冷凝器、處理松香亭酸用設備、化工泵等。由于合金在高溫下還具有高強度和良好的抗氧化性,因而還可用于熱處理工業,制造各種結構件。在核動力工業中,該合金具有良好的耐高溫高壓水的腐蝕性能。按照材料學的觀點,優質金屬材料的化學成分、物理性能、幾何形狀應連續、純凈、均勻,否則可認為鈦金屬材料存在缺陷,包括化學缺陷和物理缺陷。前者常見的有成分不合格、偏析等冶金缺陷;后者一般是指金屬材料在幾何形狀上存在著不連續性(即不密實性或不致密性),如裂紋、疏松、縮孔、起皮、凹坑、分層、針孔、夾渣、折疊等。
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