Производство труб из титана и титановых сплавов

 В настоящее время из титана изготавливаются трубы в широком диапа­зоне размеров. Заводы США, Великобритании и Японии поставляют на рынок титановые трубы диам. от 0,3 до 670 мм, толщиной стенки 0,05-5 мм и длиной до 30 м. Трубы производятся как из чистого титана, так и из ряда сплавов (Ti-2Al-2Mn, Ti-4Al-4Mn, Ti-5Al-2,5Sn и других).

Стандартные бесшовные трубы диам. 63,5 мм с толщиной стенки 10,9 мм и диам. 44,4x7,6 мм с минимальным отклонением по толщине изготавливают прессованием на экструзионных прессах.

Прессованная трубная заготовка с толщиной стенки 4 мм и более используется обычно для из­готовления труб диам. 12,7-20,3 мм холодной прокаткой в калиброванных валках пильгерных станов (типа ХПТ или Рокрайт) и волочением. При прокатке обжатие за 1 проход составляет 65%.

В промышленных масштабах используют трубопрокатные станы типа 2,5; 1 дюйм и др. В ре­зультате прокатки получают трубы с минимальным диаметром до 19 мм и толщиной стенки до 0,7 мм. Затем проводят теплое волочение на оправке с обжатиями 10-20% за проход (40-60% между отжигами) и холодное — с обжатиями 20% за проход (40-50%). Для отделочных проходов желательно применение холодного волочения, которое возможно не для всех сплавов титана. Используют одно- и трехниточные волочильные станы усилием 27,5-67,5 т. На них получают трубы длиной до 7 м, диам. 6-50 мм с минимальной толщиной стенки 0,6 мм.

Для предохранения от поглощения водорода титановые трубы применяют отжиг в электропе­чах, индукционный отжиг, в особых случаях — вакуумный. Промежуточный и отделочный отжиг труб проводят также в проходных печах с роликовым подом, обогреваемых радиационными трубками с газовыми горелками внутри. После обжига трубы травят в смеси растворов серной и плавиковой кислот.

Точные тонкостенные трубы большого диаметра из титана производят холодной прокаткой на стане поперечной прокатки на оправке. На стане можно прокатывать трубы диам. 76-670 мм с толщиной стенки 0,38-3,8 мм. Длина труб составляет 10,4-12,8 м, максимально возможная длина

—    30,5 м. Трубы имеют высокое качество поверхности. Кованая заготовка из титана длиной около

1,5 м рассверливается на требуемый внутренний диаметр, обтачивается на токарном станке, под­вергается хонингованию для удаления следов механической обработки и подается на стан попе­речной прокатки. На этом стане толстостенная трубная заготовка раскатывается тремя валками, расположенными под углом 120° друг к другу, на вращающейся цилиндрической оправке. Трубы раскатывают с большим числом проходов с промежуточными отжигами. Проверка на герметич­ность проводится сухим азотом под давлением до 2,03 МПа.

Производство сварных труб

 Сварные титановые трубы изготовляют из холоднокатаной лен­ты высокочастотной сваркой. Сварные трубы подвергаются волочению на размеры диам. 12,7x0,3 мм и диам. 9,5x0,7 м. При этом они ведут себя как прессованные. Прочность сварных титановых труб с толщиной стенки 0,71 мм равноценна прочности бесшовных труб из нержавеющей стали со стенкой 1,24 мм, медно-никелевых со стенкой 2,1 мм и графитовых со стенкой 9,5 мм, а коррози­онная стойкость их существенно выше.

Оборудование для производства сварных труб включает трубосварочный агрегат, вакуумную печь отжига, проходную травильную установку, установки ультразвукового контроля качества труб и рентгеновского просвечивания труб и линию гидростатического испытания труб.

Наряду с тонкостенными сварными трубами производят также и толстостенные титановые трубы. Так, на новом норвежском заводе в г. Гломфиорд фирмы Permipipe Titanium (совместного предриятия фирм RMI Titanium, США, и Permascand, Швеция) производят титановые трубы диам. 152,4-1016 мм с толщиной стенки 2-35 мм для морских нефтяных платформ. Наиболее широко применяются трубы диаметром 203,2; 254; 304,8; 406,4 мм. Используемое на заводе оборудование включает высокоскоростную линию формовки и плазменной сварки труб, пресс усилием 2500 т для резки труб на отрезки длиной до 9 м, токарные станки. Исходная заготовка поставляется фирмой RMI .

Производство проволоки. В США и Великобритании проволоку диам. от 8,25 до 1 мм произ­водят из технически чистого титана и ряда титановых сплавов: Ti-6A1-4V; Ti-3AI-5Cr; Ti-4Al-4Mn; Ti-5Al-2,5Si; Ti-8Al-lMo-l V диаметром от 12,7 до 0,1 мм. В значительных количествах изготовля­ется сварочная проволока, применяемая как присадочный материал при сварке титановых конструкций и узлов машин.

Проволоку из титана и его сплавов производят волочением горячекатаной или прессованной проволочной заготовки с промежуточными отжигами и травлениями

Основная трудность при изготовлении титановой проволоки — налипание металла на воло­чильный инструмент из-за склонности титана привариваться к другим металлам, особенно при скольжении под давлением.

Для предохранения от налипания при волочении применяют очень вязкие или полутвердые смазки в сочетании с тонкой оксидной плёнкой, наносимой на поверхность проволоки анодной обработкой. Скорость волочения титановой проволоки на однобарабанной волочильной машине меняется в диапазоне 30-450 м/мин. Отжиг проволоки между операциями волочения производится в вакууме.

Производство поковок и штамповок. Выпускаются титановые поковки самой сложной кон­фигурации и больших размеров, в том числе детали ротора вертолетов, поковки для деталей кор­пусов ракетных двигателей, баки для окислителя ракеты, ажурная титановая штамповка для рамы ветрового стекла сверхзвукового самолета-бомбардировщика, фюзеляжные переборки, цилиндры, цапфы и оси шасси. Вес некоторых из этих поковок достигает 700 кг, площадь в плане — до 3 м² и более. Такие поковки изготовляют на прессах усилием 45-50 тыс. т.

В большом количестве выпускаются титановые поковки и штамповки массой 20-25 кг с высо­кой степенью точности. Изготовляются детали с толщиной стенки до 5 мм с очень жесткими до­пусками на размеры, что позволяет применять эти детали без механической обработки.

Преимущество ковки перед сваркой, отливкой или сборкой из отдельных узлов — направление волокон металла точно совпадает с контуром готовой детали. Ковкой изготовляют также трубы диам. 356 мм с толщиной стенки 12,7 мм и длиной 7,7 м. Для ковки и штамповки используют вер­тикальные гидравлические ковочно-штамповочные прессы усилием от 600 до 45000 т, механиче­ские ковочные прессы усилием 5500 т и менее и ковочно-штамповочные молоты с массой падаю­щих частей от 450 кг до 16 т. Удельное давление ковки — 45-70 кПа.