TB2鈦合金是根據(jù)壓力容器殼體的需求而研制的。壓力容器要求材料達(dá)到如下性能：抗拉強(qiáng)度σ,=1177±98 MPa,δ5≥8%,焊接接頭抗拉強(qiáng)度σ,≥1030 MPa,δ5≥5%.容器水壓試驗(yàn)要求：壓力升至95個大氣壓穩(wěn)壓1min,降至50個大氣壓，穩(wěn)壓3min后降至0,爆破壓力大于125個大氣壓。合金的焊接性能研究結(jié)果表明，TB2合金在800℃,30min、WQ+焊接狀態(tài)下，具有中等抗拉強(qiáng)度σ,=880MPa,高塑性δ5=17.5%,高彎曲角α=135°;而在焊后二次時效處理狀態(tài)下的焊接接頭抗拉強(qiáng)度σ,=1080 MPa,高塑性δ5=12.5%,彎曲角α=32°.完全滿足壓力容器技術(shù)指標(biāo)的要求。
.1 壓力容器殼體的焊接工藝
由于壓力容器殼體的筒身較長，結(jié)合工廠生產(chǎn)TB2鈦合金板材2.0mmx1000mmx2000mm的實(shí)際情況以及滾筒設(shè)備的能
力，將容器筒體分成兩段，然后將兩截圓筒對接（環(huán)縫）成整個筒體。在筒體兩端各焊上帶有嘴子（法蘭）和裙框的橢球封頭就組焊成了整體容器。該組焊容器上共有九條焊縫，充分考驗(yàn)了該合金的焊接性能。壓力容器殼體組焊和焊后整體二次時效熱處理及實(shí)際負(fù)載模擬試驗(yàn)工藝流程圖見圖4-19.從圖上可以看到，組成容器的各零部件在焊接前的加工、成型和熱處理都是不同的，焊接以后再進(jìn)行整體熱處理（二次時效），使整個容器達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)性能的要求。

2 壓力容器的分段焊接
壓力容器的前后封頭是用800℃,30min、WQ狀態(tài)的2.0mm厚TB2合金板材冷沖壓而成，再經(jīng)熱定型處理、加工、酸洗、清洗，供焊接用。直筒也是用800℃,30min、WQ狀態(tài)的2.0mm厚TB2合金板材滾筒成型而成，經(jīng)冷校形、酸洗、清洗，焊接縱縫，再冷校形、機(jī)加工直筒兩端斷面、酸洗、清洗，兩個直筒對接焊環(huán)形焊縫成一個直筒。封頭冷沖壓成型（圖4-20)和直筒滾筒及校形是充分利用該合金在固溶處理狀態(tài)和固溶加焊接狀態(tài)下具有良好綜合性能，即TB2合金基體2.0mm厚板材，在800℃,30min、WQ狀態(tài)下，具有中等抗拉強(qiáng)度σ,=925MPa,高塑性δ5=21.5%,高彎曲角α=150°;TB2合金在800℃,30 min、WQ+焊接狀態(tài)下，具有中等抗拉強(qiáng)度σь=880 MPa,高塑性δs=17.5%,高彎曲角α=135°.

壓力容器的前后法蘭、前后初框都是TB2合金鍛件，均采用700℃,60min、空冷熱處理，機(jī)加工、清洗，供焊接用。
A 直筒縱縫和環(huán)縫（共3條）的焊接焊接設(shè)備有：GCP-500型懸臂式自動焊機(jī)，電源GA-500正極性，主電路串接變阻箱穩(wěn)流，高頻引弧，ф3.0mm鎢鈰電極，焊絲
為ф2.0mmTB2合金絲。
縱縫焊接使用氣動夾具壓緊，下有通氬氣保護(hù)和成型槽的紫銅板，焊接尾拖罩也是銅制水冷式的。為了較少筒子縱縫軸向變形，焊前在筒子兩端各點(diǎn)焊上200mm長的工藝圈，同時作為引弧和收弧板。
環(huán)縫焊接夾具為三瓣式水冷紫銅環(huán)，銅環(huán)上帶有成形通氣保護(hù)槽，利用螺桿和斜面機(jī)構(gòu)在筒內(nèi)撐開。筒子夾持在車床式焊接回轉(zhuǎn)裝置上，焊時自動轉(zhuǎn)動，收弧時人工衰減電流（衰減時間10~15s)并停止送絲。表4-8為壁厚1.85~2.04mm筒壁和封頭環(huán)縫焊接時的工藝參數(shù)。 

B 封頭上大、小法蘭（嘴子）的焊接
將冷沖壓封頭經(jīng)過熱定型處理、機(jī)加工、酸洗和清洗與熱處理后機(jī)加工好的法蘭進(jìn)行用手工氬弧焊焊接，電源為Ax1-165,主電路串接變阻箱，φ2.0mm鎢極，焊絲為ф2.0mmTB2合金絲。夾具也是水冷反面通氬氣保護(hù)銅成型槽式，用螺栓固定，在手搖轉(zhuǎn)臺上轉(zhuǎn)動，焊槍基本不動。正面焊縫跟托罩保護(hù)，焊接參數(shù)：電流110~120A,平均焊速12~13m/h,氬氣流量：焊槍13L/min,拖罩25~30L/min,反面10~15L/min,收弧時人工衰減電流。由于對口間隙變動和規(guī)范控制較差，焊后易出現(xiàn)未焊透且氣孔較多。未焊透處在反面補(bǔ)焊。
C裙框和封頭的焊接
由于這兩條環(huán)縫是在封頭直線段和曲線交界處，受力復(fù)雜，為了不破壞封頭的受力性能，所以要求焊縫在封頭上的熔深小于壁厚的1/2,故采用手工氬弧焊焊接。設(shè)備與上述B相同，夾具和保護(hù)系統(tǒng)如圖4-21所示。焊接時工裝手搖轉(zhuǎn)動，不加焊絲，電弧偏向裙框一側(cè)，用小電流快速焊接。在焊到2/3圈至焊完后，常聽到焊件有脆裂聲發(fā)出。當(dāng)改變焊接規(guī)范（電流70~90A,平均焊速8~15m/h)和添加焊絲（φ2.0mmTB2合金絲）焊接，或?qū)h(huán)縫分
成四段對稱焊，都避免不了響聲問題。其原因是由于裝配和焊接應(yīng)力引起了裙框和封頭貼在一起，而沒有焊著的金屬發(fā)生移動摩擦而發(fā)出的響聲。因?yàn)榉忸^相對于裙框的剛度是較小的。它在焊前的熱處理和焊接法蘭以后，變形已經(jīng)很嚴(yán)重了，裙框和封頭組焊時是強(qiáng)迫裝配在一起的，所以焊上裙框以后對封頭起到了校形的作用，但焊接處的應(yīng)力增大了。表4-9為三個封頭在焊上裙框前后最大橢圓度的測量結(jié)果。

3 壓力容器的熱處理
共組焊了五臺全尺寸的壓力容器（圖4-22),為了最終熱處理工藝，用筒體進(jìn)行對比，其中一臺（4號）焊后不熱處理，即焊接狀態(tài)；一臺（9號）在焊前對殼體承壓部分先進(jìn)行二次時效熱處理，三條組焊的環(huán)縫不再時效處理；另外三臺（2、3和5號），采用整體二次時效熱處理，其熱處理制度是：500℃保溫8h,隨爐升溫至620℃保溫30min,出爐在保護(hù)筒內(nèi)冷卻、保護(hù)筒（通氬氣）空冷。

為了減少時效后清除氧化皮的困難，壓力容器殼體是在不銹鋼制成的流動氬氣保護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行的二次時效的，見圖4-23.保護(hù)筒外形尺寸為Φ400mmx1500mmx2mm,流動氬氣設(shè)計(jì)要
求保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)沒有“死區(qū)”，壓氣流量要根據(jù)入爐、出爐和升溫時的不同情況作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。保護(hù)筒入爐前預(yù)通氣1~2h(流量

10-151/min),保溫時各4~51/min,出爐后繼續(xù)通氫（流量各8-15/min)降至200℃以下停氬氣。壓力容器裝入保護(hù)筒內(nèi)之前容器表面油污一定要清洗干凈。
上述方法保護(hù)效果良好，經(jīng)保護(hù)筒保護(hù)的二次時效的壓力容器殼體內(nèi)部基本沒有氧化色彩，外部有微淡黃色和淡藍(lán)色彩，只需輕微酸洗就可以去除，保證了容器的表面質(zhì)量。
4壓力容器殼體試驗(yàn)
對五臺壓力容器殼體按技術(shù)要求進(jìn)行了水壓試驗(yàn)，其結(jié)果分述如下：
（1)4號（組焊后未時效）壓力容器殼體，壓力達(dá)65大氣壓時，在筒體距縱縫70~80mm處穿過中間的環(huán)縫縱向破裂（裂口平行于縱縫，達(dá)到兩端的環(huán)縫）。低壓破壞的原因是：筒體為800℃,30 min,WQ狀態(tài)下，在滾筒壓邊彎曲較嚴(yán)重，存在彎曲變形應(yīng)力，冷變形組織未消除；環(huán)縫焊接應(yīng)力未消除。
（2)9號是“分段時效”狀態(tài)（三條環(huán)縫未時效）壓力容器殼體，壓力達(dá)75大氣壓時容器破壞，破裂部位和形式與4號相同。低壓破壞的原因是三條環(huán)縫焊接應(yīng)力未消除。
（3)5號殼體，是整體二次時效熱處理的壓力容器殼體，壓力達(dá)72大氣壓時爆破，大法蘭連同整個封頭沖出，法蘭和封頭的焊縫沿法蘭一側(cè)裂開。低壓破壞的原因是該大法蘭晶粒粗大，塑性很低，不符合使用要求。
（4)2號、3號壓力容器殼體也是焊后整體二次時效熱處理的，按正式產(chǎn)品技術(shù)條件要求通過了水壓試驗(yàn)，壓力升至140大氣壓未破壞。說明材料性能合格，用焊后二次時效熱處理制度是合理的，能使TB2合金試制的薄壁壓力容器殼體達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)承壓性能的要求。也充分說明二次時效熱處理有消除或部分消除焊接應(yīng)力的作用，同時強(qiáng)化了基體和焊縫，使TB2壓力容器殼體滿足使用要求。
5實(shí)際負(fù)載模擬試驗(yàn)
半年以后，對2號、3號壓力容器殼體重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)，都順利通過了，然后進(jìn)行實(shí)際負(fù)載模擬試驗(yàn)，2號因熱試車密封結(jié)構(gòu)有問題沒試成，3號TB2壓力容器殼體的熱試車全部技術(shù)數(shù)據(jù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求。

為此，全面完成了壓力容器殼體的試制任務(wù)。

億沐鑫公司產(chǎn)品分類：鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件