承压壳体用钛合金材料生产过程质量控制措施探讨.pdf
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1、世界有色金属2023年7月下132承压壳体用钛合金材料生产过程质量控制措施探讨邵博1,2,张利军1,2,吴天栋1,2,刘小花1,2,郑筠1,2(1.西安超晶科技股份有限公司,陕西 西安 7 1 0 2 0 0;2.陕西省先进金属结构材料精确热成形重点实验室,陕西 西安 7 1 0 2 0 0)摘 要:本文通过分析三起承压壳体用钛合金产品失效破裂原因,总结了承压壳体用钛合金产品工程制造中的几点质量控制措施:1、钛合金铸锭生产过程中,应通过加强海绵钛用前挑选,并且尽量挑选使用小颗粒海绵钛,同时加大一次、二次的合金熔炼电流,增加过热度,以降低钛合金偏析冶金缺陷;2、提高产品表面机械加工质量,同时优化
2、承压壳体焊接工艺,降低机械加工引发产品失效;3、小壁厚、高交变、多循环工况下的承压壳体零件宜设计采用模锻件机械加工成型的工艺制造方法,以提高产品质量稳定性。关键词:承压壳体;钛合金;质量控制措施中图分类号:T G 1 4 6.2 3 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-5 0 6 5(2 0 2 3)1 4-0 1 3 2-4Discussion on quality control measures in the production process of titanium alloy materials for pressure-bearing shellsSHAOBo1,2,ZHA
3、NGLi-jun1,2,WUTian-dong1,2,LIUXiao-hua1,2,ZHENGJun1,2(1.X i a n S u p e r c r y s t a l l i n e T e c h n o l o g y C o.,L t d.,X i a n C i t y,S h a a n x i P r o v i n c e 7 1 0 2 0 0;2.S h a a n x i P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y f o r P r e c i s i o n Ho t F o r mi n g o f A d v
4、a n c e d Me t a l S t r u c t u r a l Ma t e r i a l s,X i a n 7 1 0 2 0 0,C h i n a)Abstract:B y a n a l y z i n g t h e f a i l u r e a n d r u p t u r e c a u s e s o f t h r e e t i t a n i u m a l l o y p r o d u c t s f o r p r e s s u r e-b e a r i n g s h e l l s,t h i s p a p e r s u mma r
5、 i z e s s e v e r a l q u a l i t y c o n t r o l me a s u r e s i n t h e e n g i n e e r i n g a n d ma n u f a c t u r i n g o f t i t a n i u m a l l o y p r o d u c t s f o r p r e s s u r e-b e a r i n g s h e l l s:1.I n t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s o f t i t a n i u m a l l o y i
6、 n g o t s,i t s h o u l d b e s e l e c t e d b e f o r e s t r e n g t h e n i n g s p o n g e t i t a n i u m,a n d t r y t o s e l e c t a n d u s e s ma l l p a r t i c l e s o f s p o n g e t i t a n i u m,w h i l e i n c r e a s i n g t h e p r i ma r y a n d s e c o n d a r y a l l o y me l
7、t i n g c u r r e n t s t o i n c r e a s e t h e s u p e r h e a t t o r e d u c e t h e s e g r e g a t i o n me t a l l u r g i c a l d e f e c t s t i t a n i u m a l l o y s;2.I mp r o v e t h e q u a l i t y o f p r o d u c t s u r f a c e ma c h i n i n g,o p t i mi z e t h e w e l d i n g p
8、r o c e s s o f p r e s s u r e-b e a r i n g s h e l l,a n d r e d u c e p r o d u c t f a i l u r e c a u s e d b y ma c h i n i n g;3.P r e s s u r e-b e a r i n g s h e l l p a r t s u n d e r s ma l l w a l l t h i c k n e s s,h i g h a l t e r n a t i n g a n d mu l t i-c y c l e w o r k i n g
9、 c o n d i t i o n s s h o u l d b e d e s i g n e d u s i n g t h e p r o c e s s ma n u f a c t u r i n g me t h o d o f ma c h i n i n g a n d f o r mi n g o f d i e f o r g i n g s t o i mp r o v e p r o d u c t q u a l i t y s t a b i l i t y.Keywords:p r e s s u r e v e s s e l s;T i t a n i u
10、 m a l l o y;q u a l i t y c o n t r o l me a s u r e s收稿日期:2 0 2 3-0 5作者简介:邵博,男,生于1 9 8 9 年1月,陕西宝鸡人,本科,工程师,主要研究方向:钛合金热加工。承压壳体在航空航天、石油天然气、医疗等行业均有广泛应用。钛合金具有优异的力学性能、耐腐蚀性、高比强度、高化学稳定性等特点,逐渐在某些领域替代传统钢或铝合金成为新一代承压壳体用金属材料1。足够的稳定性是承压壳体能够正常工作的必要条件,也是承压壳体设计中首先应该考虑的问题2。本文通过承压壳体用钛合金产品在工程制造、检测过程中发现的质量问题和原因分析,总结并提
11、出提升承压壳体用钛合金产品质量的具体措施,以指导此类产品在设计、生产过程中质量控制措施的制定。1 钛合金偏析冶金缺陷引起失效某承压壳体用钛合金零部件采用钛合金板材冲压成型,经机械加工、热处理、酸洗、表面处理,组焊成型承压壳体产品,其中1件产品在耐压试验3时失效泄露。通过分析失效开裂部位的高低倍组织,微区化学成分、显微硬度、断口形貌,最终确认钛合金偏析冶金缺陷是引发失效的根本原因。1.1 失效部位金相观察截取失效部位制备金相试样,在较低倍数下观察,外侧组织粗大、耐蚀,内侧组织细小、颜色较深,见图1a;将外侧区域放大可以观察到,从最外表面向内组织逐渐增大,组织为由粗大的长条状相和基体上的细小条状相
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