Mikrostruttura u proprjetajiet ta 'pajpijiet tal-liga tat-titanju TC4 għall-inġinerija tal-baħar

Astratt:
Biex tissodisfa r-rekwiżiti operattivi tat-trasport taż-żejt u tal-gass fil-fond u kejbils tal-komunikazzjoni sottomarini fl-inġinerija tal-baħar, saret produzzjoni ta 'prova fuq pajpijiet estrużi tal-liga tat-titanju TC4 b'dimensjonijiet tipiċi ta' φ140 × 4 (ħxuna tal-ħajt) × 4000 mm. L-għan kien li tifhem ir-relazzjoni bejn il-mikrostruttura, il-proprjetajiet, u t-tekniki tal-ipproċessar tal-pajpijiet, u li tipprovdi appoġġ tekniku għall-produzzjoni ta 'pajpijiet ta' liga tat-titanju ta 'daqs kbir użati f'applikazzjonijiet ta' inġinerija fil-fond.

Introduzzjoni

Is-seklu 21 jimmarka era ta 'żvilupp sostenibbli tal-ekonomija tal-baħar, bir-riżorsi tal-oċeani jkunu komponent kruċjali tat-tkabbir ekonomiku. L-oċeani vasti huma sinjuri f'riżorsi naturali bħaż-żejt u l-gass, minerali metalliċi, enerġija ġeotermali, u organiżmi tal-baħar. L-estrazzjoni u t-trasport ta 'żejt barra mill-kosta, gass u enerġija ġeotermali, kif ukoll it-tqegħid ta' kejbils ta 'komunikazzjoni sottomarini, poġġew talbiet ogħla fuq l-iżvilupp ta' tagħmir tal-baħar fond.

Il-ligi tat-titanju huma l-materjali preferuti għal tagħmir tal-baħar fond minħabba d-densità baxxa tagħhom, saħħa speċifika għolja, u reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni fl-ilma baħar.

Bil-pass mgħaġġel ta 'tħaffir taż-żejt u tal-gass, hemm domanda dejjem tiżdied għal pajpijiet ta' liga tat-titanju b'dijametru kbir. Dawn il-pajpijiet huma prinċipalment użati fil-bjar taż-żejt, bjar ġeotermali, u pajpijiet tal-gass naturali. Fl-Istati Uniti, pajpijiet tal-liga TC4 bi speċifikazzjonijiet ta 'φ (48-610) × 26 × 2600 mm intużaw għal applikazzjonijiet ta' tħaffir ġeotermali u barra mill-kosta. RMI, kumpanija Amerikana, ipproduċiet ti -3 al -2. 5V pajpijiet tal-liga (φ650 × (22-25) × 35000 mm) għall-estrazzjoni taż-żejt tal-baħar. Fin-Norveġja, pajpijiet tal-liga TC4eli (φ600 × 25 × 15000 mm) jintużaw għal risers fuq pjattaformi tat-tħaffir tal-Baħar tat-Tramuntana. Il-kumpanija VSMPO tar-Russja timmanifattura ligi li fihom il-palladju u r-ruthenium kif ukoll ti -6 al -4 V pajpijiet tal-liga għall-estrazzjoni taż-żejt.

TC4 (ti -6 al -4 v) liga tat-titanju għandha proprjetajiet komprensivi eċċellenti, bi proċessità tajba tal-plastiċità u superplastiċità, li tagħmilha adattata għal diversi proċessi li jiffurmaw pressjoni. Huwa użat ħafna fl-industriji tal-ajruspazju u tal-avjazzjoni għal partijiet li joperaw taħt l-400 grad u jammonta għal aktar minn 50% tal-użu totali tal-liga tat-titanju. Pajpijiet ta 'liga tat-titanju b'dijametru kbir huma tipikament prodotti bl-użu ta' teknoloġija matura sħuna-matura li tiddependi fuq id-disponibbiltà ta 'presses ta' estrużjoni kbar.

F'dan l-istudju, il-produzzjoni ta 'prova ta' pajpijiet estrużi ta 'liga tat-titanju TC4 b'dimensjonijiet φ140 × 4 × 4000 mm twettqet biex tesplora r-relazzjoni bejn mikrostruttura, proprjetajiet mekkaniċi, u parametri tal-ipproċessar, li tpoġġi l-bażi għall-produzzjoni industrijali ta' pajpijiet kbar ta 'liga tat-titanju għal applikazzjonijiet fil-fond.

1. Metodu sperimentali

1.1 Pjan Esperimentali

It-test uża ingotti tal-liga tat-titanju TC4 prodott minn Baoji Titanium Industry Co., Ltd. permezz ta 'ark ta' ark konsumabbli b'vakwu doppju. L-ingotti ġew iffalsifikati bosta drabi fir-reġjuni tal-fażi u + biex jipproduċu stokk ta 'bar φ270 mm, li mbagħad ġie maħdum bil-billetti ta' estrużjoni. Saff protettiv ta 'għapp doppju ġie applikat fuq il-billetti għall-protezzjoni tal-wiċċ u l-lubrikazzjoni.

L-estrużjoni twettqet bl-użu ta 'estrużjoni orizzontali 3150- tunnellata fir-reġjun tal-fażi +. It-tubi estrużi ġew iddrittati online, u s-saff tal-ossidu tneħħa permezz tal-ħasil tal-aċidu alkali. L-uċuħ ta 'ġewwa u ta' barra ġew imbagħad maħduma biex jinkisbu l-pajp TC4 lest b'dimensjonijiet φ140 × 4 mm. Il-kompożizzjoni kimika tal-ingotti tikkonforma mal-istandards GB \/ T 3620.

1.2 Formazzjoni ta 'estrużjoni

Minħabba l-konduttività termali fqira tal-ligi tat-titanju, jistgħu jseħħu gradjenti ta 'temperatura sinifikanti bejn il-wiċċ tal-billetta u l-qalba waqt l-estrużjoni, li jwassal għal fluss tal-metall mhux uniformi u tensjoni addizzjonali tat-tensjoni fuq il-wiċċ. Dan jista 'jikkawża qsim tal-wiċċ u anke vojt ċentrali fil-vireg jew tubi taħt kondizzjonijiet severi.

Barra minn hekk, l-effetti termali waqt l-estrużjoni jistgħu jikkawżaw sħana żejda tal-mikrostruttura tal-materjal, li jikkompromettu l-kwalità tal-prodott finali. Għalhekk, l-għażla ta 'parametri ta' estrużjoni raġonevoli hija kruċjali. Ibbażat fuq esperjenza ta 'żvilupp preċedenti, il-billetti ġew imsaħħna sa 950 grad, u proporzjon ta' estrużjoni ta '3-10 u veloċitajiet ta' estrużjoni ta '50-120 mm \/ s ġew adottati biex jimminimizzaw l-effetti termali u jiżguraw kwalità tajba tal-wiċċ u proprjetajiet mekkaniċi. Id-dijagramma tad-deformazzjoni tal-estrużjoni hija murija fil-Figura 1, u l-pajp estruż finali huwa muri fil-Figura 2.

2. Riżultati u diskussjoni

2.1 Eżattezza tal-wiċċ u dimensjonali

Il-kwalità tal-wiċċ tal-pajp estruż kienet tajba, u l-lemin kien sodisfaċenti. Wara l-magni, id-dimensjonijiet issodisfaw l-ispeċifikazzjonijiet tad-disinn.

2.2 mikrostruttura

L-estrużjoni saret f'40-50 grad taħt il-punt ta 'transizzjoni tal-fażi fir-reġjun +. Billi tikkontrolla r-rata ta 'deformazzjoni u l-prevenzjoni ta' żieda eċċessiva fit-temperatura waqt id-deformazzjoni, inkisbet struttura tipika ta 'fażi +. Il-mikrostruttura wriet ħbub tawwali u kkompressati orjentati tul id-direzzjoni tal-forza.

2.3 Propjetajiet mekkaniċi

Il-proprjetajiet mekkaniċi tat-temperatura tal-kamra ġew ittestjati fuq kampjuni minn pajpijiet estrużi u wara t-ttremprar tat-tkessiħ bl-arja għal 750 grad għal siegħa. Ir-riżultati wrew tqabbil tajjeb tal-parametri mekkaniċi kollha, li jissodisfaw ir-rekwiżiti tad-disinn u tal-applikazzjoni.

3. Konklużjoni

Il-proċess ta 'estrużjoni sħuna, meta kkombinat ma' parametri tal-proċess xierqa, ipproduċa pajpijiet tal-liga tat-titanju TC4 bi mikrostruttura eċċellenti u proprjetajiet mekkaniċi.

Il-pajpijiet jissodisfaw l-ispeċifikazzjonijiet kollha tad-disinn u huma adattati għall-użu fil-pajpijiet tat-trasport taż-żejt u tal-gass tal-baħar.