Технология производства труб из титана и титановых сплавов

Малолетучие хлориды магния, кальция и других металлов образуют жидкость, из которой электролизом получают магний и хлор.

Четыреххлористый титан  восстанавливают в стальных ретортах диаметром до 1,5 и высотой до 3 м. Реторта устанавливается в  электропечь, которая заполняется  аргоном. Затем печь нагревают до 750-800°С и в реторту заливают жидкий тетрахлорид титана и магний.

Частицы восстановленного титана спекаются в пористую массу — губку, а жидкий хлористый магний сливают и направляют на электролиз для получения магния и хлора.

Титановая губка содержит в порах до 35-45 % магния и хлористого магния, а также некоторых других примесей, поэтому ее подвергают очистке  методом вакуумной дистилляции — выдержке в течение нескольких десятков часов в вакууме при температуре 900 °С. При этом часть примесей удаляется в виде расплава, другие испаряются и затем конденсируются. Плавку титановой губки осуществляют в вакуумных электродуговых печах. Одним из электродов служит стержень из прессованной титановой губки, другим — расплавленный металл. При горении дуги стержень оплавляется, капли титана стекают в тигель и затвердевают в слиток. Вакуум предохраняет металл от окисления и способствует его очистке от растворенных газов.

К титану и его сплавам  применимы все виды механической обработки: точение, сверление, фрезерование, шлифование, полирование и др. Однако для этого требуются специальный инструмент и разработка наиболее рациональных режимов резания.(см. приложение 1)[4]

Для того, чтобы перейти к процессу производства труб нужно рассмотреть какие существуют способы формовки листовой трубной заготовки.

 

Различают валковую - при производстве прямошовных труб малого, среднего и большого диаметра; прессовую - при формовке листов в круглую заготовку или листов в полуцилиндры; в станах валково-оправочного или втулочного типов - при производстве спиральношовных труб; на вальцах при формовке листов или предварительно сваренных "карт".

 

А теперь перейдем непосредственно к самому процессу производства титановых труб.

Технология производства электросварных труб

Со склада листы при  помощи специального крана подаются на конвейер. Перемещение листов и трубозаготовок производится исключительно при помощи роликов и катков.

Производственный процесс  происходит под неусыпным всевидящим оком.

Первая операция, которую  выполняют с листом, это приварка технологических планок.

Дело в том, что когда  сварочный аппарат начинает проваривать  трубу, то  чисто конструктивно не удается делать правильный сварной шов с первого миллиметра трубы. Какое-то время нужно потратить на «разогрев». И это разогрев как раз приходится на зону технологических планок. Технологических планок нужно много, поэтому для их изготовления используют специальную установку.

Лист с готовыми планками поступает на основную линию.

Далее лист попадает на фрезерование кромок, чтобы края листа были ровные, без ржавчины и окалины.

После подрезки кромок лист поступает в кромкозагибочный стан. На этом стане края листа чуть-чуть подгибаются.

Как раз на тот угол, которого чисто технологически нельзя получить на главном трубозагибочном прессе.

И вот после этого станка лист, со слегка подогнанными кромками, двигается в сторону трубоформовочного  пресса. Это, можно сказать, самый важный агрегат на заводе. Этот пресс уходит на несколько метров под землю.

 Берем лист, сгибаем  его в шестигранник по подобию  обычного карандаша, а потом  изнутри растягиваем до цилиндра. Вот этот трубоформовочный  пресс как раз и делает тот самый шестигранник из 23-24 граней. Именно столько операций выполняет стан при выдавливании трубы из листа.

Работа ведется в два  этапа. Сначала одна половина листа  последовательно выдавливается  до требуемой формы.

А когда первая половина листа готова, то переходим ко второй.

И вот после всех этих манипуляций, надо сказать весьма шумных, получаем трубную заготовку, которая  уже выглядит как готовая труба. Приходится всматриваться, чтобы увидеть  те самые 24 грани, которые оставил  трубоформовочный пресс.

Причем этот пресс обрабатывает как 12-ти метровые трубы, так и 18-ти метровые.

 Полученная трубная  заготовка отправляется на сварку. Сварка проходит в несколько  этапов.

Сперва делается технологический шов, чтобы соединить концы трубозаготовки, а потом труба тщательно проваривается наружным и внутренним швом. Края трубозаготовки сжимаются по всей длине вот такими мощными зажимами.

И вот процесс сварки идет полным ходом. Существуют различные виды сварки, мы их упомянули в разделе Классификация.

А трубы, тем временем, одна за одной поступают на сварочные аппараты внутреннего и наружного шва. Участие человека в этих операциях минимально. Ставшие ненужными технологические планки отрезаются.

Если на трубе обнаружены какие-то проблемы, то труба ремонтируется, шлифуется. Поскольку разные технологические операции проходят за разное время, то по всему заводу предусмотрены накопители, где трубы дожидаются своей очереди.

После завершения формовки и сварки внутренним  и наружным швом получается готовая труба, которая теперь подвергается тщательному инструментальному контролю.[2]

 

 

Процесс производства труб электросваркой гораздо эффективнее, чем например, производство труб методом печной сварки(так это выйдет дороже и хуже, и печной сваркой можно производить лишь трубы небольшого диаметра).

 

Электросварка гарантирует нам  качественность продукции. И относительно невысокую стоимость по сравнению  с другими способами производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.НТД НА ТРУБЫ  СВАРНЫЕ ИЗ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ  СПЛАВОВ, НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ  КАЧЕСТВА В СООТВЕТСТВИИ С  ТРЕБОВАНИЯМИ СТАНДАРТОВ

На титановые сплавы распространяется ГОСТ 24890-81 «ТРУБЫ СВАРНЫЕ ИЗ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ»

Настоящий стандарт распространяется на круглые сварные трубы из титана марок ВТ1-00, ВТ1-0 и титанового сплава марки ОТ4-0

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1.  Трубы изготовляют в соответствии  с требованиями  настоящего  стандарта по технологическому  регламенту,  утвержденному в установленном порядке.  Трубы изготовляют из  титана  марок ВТ1-00  и ВТ1-0  и титанового  сплава  марки ОТ4-0  с химическим составом в соответствии с ГОСТ 19807-74.

1.2.  Трубы  изготовляют  из  ленты  методом  непрерывной  аргонодуговой  сварки  или другими методами сварки.

Сортамент  и  технические  требования  к  ленте  должны  соответствовать  нормативно-технической  документации.

 1.3. Механические свойства труб при растяжении должны соответствовать указанным в табл. 1.

                                                                                                                       табл. 1

Марка сплава	Наружный диаметр, мм	Временное сопротивление σв, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение  δ, %, не менее
ВТ1-00	Все размеры	294-441(30-45)	20
ВТ1-0	От 25 до 38	392-588(40-60) 392-539(40-55)	15
ОТ4-0	Все размеры	490-637(50-65)	15

1.4.  Поверхность труб (наружная  и внутренняя)  не  должна  иметь трещин,  расслоений, раковин, плен, глубоких рисок, грубых следов зачистки и непровара шва.

На поверхности труб допускаются:

риски, царапины, забоины, вмятины, следы зачистки и отпечатков, если они не выводят трубы за предельные отклонения по размерам;

наличие грата на внутренней поверхности трубы;

цвета побежалости в зоне сварного шва;

поперечно-кольцевые и  спиральные следы технологической  обработки.

Высота грата на внутренней поверхности труб группы А не должна превышать 0,7 мм.

 

 

1.5. Толщина стенки в зоне сварного шва должна быть не менее минимальной толщины стенки, указанной в табл. 2

 

                                                                                                                                                            Табл.2

Наружный диаметр, мм		Теоретическая линейная плотность 1 м труб, кг. При толщине стенки, мм
Номин.	Предел отклонения	1,5±0,15	2,0±0,18
25 32	±0,50	0,498 0,647	0,650 0,848
38	±0,60	0,774	1,018
50 54	±0,65	-	1,357 1,470
60	±0,70	-	1,640
70	±1,0	-	1,923
80	±1,2	-	2,205
89	±1,4	-	2,460
102	±1,8	-	2,827

 

1.6. Трубы должны быть ровно обрезаны и не иметь заусенцев.

1.7.  Овальность  труб (без зоны  сварного  шва)  не  должна  выводить  их  размеры за предельные отклонения по наружному диаметру.

1.8.  Разностенность  труб (без зоны  сварного  шва)  не  должна  выводить  их  размеры за предельные отклонения по толщине стенки.

1.9.  Трубы должны  выдерживать гидравлическое  давление  не  менее 4,90 МПа (50 кгс/см2).

По  требованию  потребителя  трубы  должны  выдерживать  гидравлическое  давление  не менее 9,80 МПа (100 кгс/см2).

1.10. Трубы должны выдерживать испытание на раздачу на оправке конусностью 1:10. Увеличение первоначального диаметра должно быть не менее 10 %.

1.11.  Трубы должны  выдерживать испытание на  сплющивание до  расстояния  между сплющивающимися поверхностями до 1/2 первоначального диаметра.

1.12. Трубы должны выдерживать испытание на загиб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химический состав титана в %

 

Марка титана	Fe	C	Si	N	Ti	O	H	Примесей
ВТ1-0	До 0,18	До 0,07	До 0,1	До 0,04	98,61-99,7	До 0,12	До 0,01	Прочих 0,3
ВТ1-00	До 0,12	До 0,05	До 0,08	До 0,04	99,5-99,9	До 0,1	До 0,008	Прочих 0,1
ОТ4-0	До 0,3	До 0,1	До 0,15	До 0,05	95,938-99,6	До 0,15	До 0,012	Прочих 0,3

 

 

 

Пример условных обозначений

 

Труба  из  сплава  марки  ОТ4-0,  наружным  диаметром 25 мм,  толщиной  стенки 2,0 мм, немерной длины:

Труба ОТ4-0 25 Ч 2,0 ГОСТ 24890-81

То же, в отожженном состоянии (М), длиной кратной (КД) 2000 мм:

Труба ОТ4-0.М 25 Ч 2,0 Ч 2000КД ГОСТ 24890-81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТРУБ СВАРНЫХ ИЗ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ. НТД НА ПРАВИЛА ПРИЕМКИ, ИСПЫТАНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОВАРА

 

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ 

 

1.1.  Отбор и подготовку  проб  для определения химического состава труб  проводят  по ГОСТ 24231-80.

1.2.  Обмер труб  по  наружному диаметру  и толщине стенки  проводят  микрометром по ГОСТ 6507-78 тип МТ или другим инструментом, обеспечивающим необходимую точность измерения. Контроль толщины стенок проводят с обоих концов трубы.

Длину труб проверяют рулеткой по ГОСТ 7502-69 или металлической линейкой по ГОСТ 427-75.

1.3.  Отклонение  от  прямолинейности трубы проверяют следующим способом:  трубу помещают на контрольную плиту по нормативно-технической документации, прикладывают измерительную металлическую линейку длиной 1 м по ГОСТ 427-75 и при помощи щупов по ГОСТ 8812-75 измеряют  максимальное  расстояние  между линейкой  и трубой  по  ГОСТ 26877-86.

Допускается применять другие методы и измерительные инструменты, обеспечивающие необходимую точность.

При наличии разногласий  отклонение от прямолинейности определяют по ГОСТ 26877-86.

1.4.  Проверку  поверхности труб  проводят  визуальным  осмотром  без применения увеличительных приборов.

Проверку  внутренней  поверхности  проводят  визуальным  осмотром  на  освещенном экране.

1.5. Испытание механических свойств проводят по ГОСТ 10006-80.

Для  проверки  механических  свойств  от  каждой  проверяемой  трубы  в  продольном направлении  вырезают один образец.

Отбор и вырезку образцов проводят вне зоны термического влияния  сварного шва.

Расчетную длину образца  устанавливают по формуле: l = 5,65  .

Скорость  передвижения  захватов (при  холостом  ходе  машины)  должна  быть 10 - 15 мм/мин.

Отбор и подготовку образцов для испытания на растяжение проводят по ГОСТ 24047-80 или ГОСТ 10006-80.

1.6.  Испытание на  герметичность и качество  сварного  шва проводят  гидравлическим давлением по ГОСТ 3845-75.

1.7.  Проверку  качества  сварного  шва труб  группы  А  проводят  рентгенотелевизионным методом по методике предприятия-изготовителя.

1.8. Испытание на сплющивание проводят в холодном состоянии по ГОСТ 8695-75.

1.9. Испытание на раздачу проводят в холодном состоянии по ГОСТ 8694-75.

1.10.  Испытание на  загиб проводят  по  ГОСТ 3728-78 на  оправке.  Величину  размера оправки устанавливают по  согласованию  изготовителя  с потребителем.  От  каждой контролируемой трубы отбирают по одному образцу.

1.11. Испытание на бортование проводят по ГОСТ 8693-80.

 

МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ