Gr.12冷凝管力學性能研究

成小麗++王巧莉++張富平

摘 要：文章針對Gr.12冷凝器管材化學成分中的主要雜質元素含量、加工率及退火溫度對其屈服強度σ0.2的影響進行探討，得到了如下結論：Gr.12管材的化學成分鐵含量在0.09～0.14%（目標值0.10%），氧0.13～0.17%（目標值0.14%），加工量30-60%范圍，退火溫度為650℃×1h時，管材屈服強度σ0.2達到國外標準ASTM B338-2002要求（σ0.2？芏345Mpa）且穩定。

關鍵詞：Gr.12冷凝器管；屈服強度σ0.2；雜質元素含量；退火溫度

1 概述

Gr.12（Ti-0.3Mo-0.8Ni）以其具有中等強度及良好的耐縫隙腐蝕性，而被廣泛應用于熱交換器、壓力容器、氯堿和鹽水蒸發等行業（主要以管件形式應用）。目前冷加工無縫Ti-0.3Mo-0.8Ni管材產品已滿足國內市場對產品性能的要求，但還到不到國外標準ASTM B338-2002對屈服強度σ0.2的要求（σ0.2？芏345Mpa）。本文以Φ25.4 ×1.24為研究規格，通過不同的工藝試驗，得到滿足 ASTM B338-2002性能要求的產品，為企業開拓該類產品的國外市場積累技術經驗。

2 研制過程

2.1 坯料的制備

研究中所用的管坯為真空自耗電弧爐二次熔煉的鑄錠經鍛造擠壓而成，管坯規格：Φ68×6。

2.2 材質化學成分的調整

在試驗過程中，通過改變主要雜質元素鐵、氧含量來研究對管材力學性能影響。

本次試驗擬定的主要化學元素含量控制范圍為：Fe： 0.09～0.14%，O：0.13～0.17%。

2.3 軋制工藝

本次試驗選用以下兩種工藝方案：

工藝①：四道次加工

工藝②：三道次加工

2.4 退火溫度

試驗中采用的成品退火溫度為600℃×1h、620℃×1h、650℃×1h、680℃×1h。

3 試驗結果分析

3.1 材料化學成分與力學性能

鐵含量0.12-0.16%，氧含量0.09-0.13%，σbMPa（550-600）、σ0.2MPa（360-425）、δ50%（38-32），當氧含量增加時管材強度隨之提高而塑性逐部降低，這是由于氧是a為穩定元素，隨著氧含量增加時可以提高相變點，擴大α相區，形成間隙式固溶體，提高鈦的強度，塑性降低；鐵為β穩定元素，對合金有固溶強化的作用。本試驗過程中鐵含量 0.09～0.14%，氧含量0.13～0.17%時，可見管材屈服強度能均滿足國外標準ASTM B338-2002（σ0.2≥345MPa）的要求且穩定。

3.2 軋制工藝的確定

現將兩種不同工藝所生產管材與力學性能做對比：

工藝① σb（MPa）580/595 σ0.2（MPa）385/390 δ50（%）32/28

工藝② σb（MPa）600/585 σ0.2（MPa）410/395 δ50（%）325/32

從數據可知：兩種工藝均能達到標準ASTM B338-2002 對σ0.2的要求，工藝①相比工藝②管材力學性能稍低一些，這是由于工藝①相比工藝②加工量小。隨著管材的冷加工量的增大，管材的加工硬化程度增加的緣故，強度有所升高。可見，管材終軋加工量在30-60%時管材屈服強度勻可達到ASTM B338-2002要求且穩定。

3.3 退火溫度的確定

由圖1可以看出在600-680℃范圍退火，室溫力學性能均滿足國外標準要求，在650℃×1h退火性能達到預期值且穩定。

4 結束語

管材在鐵含量鐵 0.09～0.14%（目標值0.10%），氧0.13～0.17%（目標值0.14%），加工量在30-60%范圍，退火溫度為650℃×1h時，管材屈服強度達到國外標準ASTM B338-2002要求且穩定。

參考文獻

[1]張喜燕，等.鈦合金及應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2]李青云，等.稀有金屬加工手冊[M].北京：冶金工藝出版社，1987.