一、TA2鈦棒
定義:TA2為工業(yè)純鈦(α型鈦合金),成分接近純鈦(Ti≥99.2%),屬低強(qiáng)度、高塑性材料。
性能特點(diǎn):
耐腐蝕性:優(yōu)異耐海水、氯化物腐蝕,抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕能力突出。
加工性:塑性好(延伸率≥25%),易冷成型、焊接(TIG焊為主)。
強(qiáng)度:中等(抗拉強(qiáng)度≥440 MPa),適用于非承重結(jié)構(gòu)件。
輕量化:密度4.5 g/cm3,比鋼輕40%。
二、制造工藝
熔煉:真空自耗電弧爐(VAR)熔煉,確保低雜質(zhì)(O、Fe等控制嚴(yán)格)。
鍛造:β相區(qū)(900~1000℃)熱鍛開(kāi)坯,細(xì)化晶粒。
軋制/拉拔:冷軋或熱拉拔成棒材,表面酸洗去除氧化層。
熱處理:退火處理(650~750℃)消除應(yīng)力,穩(wěn)定組織。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
船舶典型應(yīng)用:
海水管路系統(tǒng):泵閥、換熱器管道(替代銅鎳合金)。
船體配件:緊固件、舷窗框架。
防腐襯里:用于高腐蝕區(qū)域(如壓載艙)。
其他領(lǐng)域:化工設(shè)備、濱海建筑結(jié)構(gòu)。
四、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
中國(guó):GB/T 2965-2020《鈦及鈦合金棒材》
國(guó)際:ASTM B348(Grade 2)、AMS 4921
船級(jí)社認(rèn)證:DNV、ABS、CCS等對(duì)材料耐蝕性有附加測(cè)試要求。
五、與TC4、TA9、TA15、TC11的異同對(duì)比
合金 | 類型 | 成分特點(diǎn) | 性能差異 | 船舶應(yīng)用場(chǎng)景 |
TA2 | 工業(yè)純鈦(α型) | Ti≥99.2% | 塑性好、耐蝕優(yōu),強(qiáng)度低 | 海水管路、低壓閥門 |
TC4 | α+β型(Ti-6Al-4V) | 6% Al, 4% V | 高強(qiáng)度(≥895 MPa),可熱處理強(qiáng)化 | 螺旋槳軸、高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件 |
TA9 | 含鈀純鈦(α型) | Ti-0.2% Pd | 耐還原性介質(zhì)腐蝕(如鹽酸),成本高 | 苛刻腐蝕環(huán)境(如含硫燃料系統(tǒng)) |
TA15 | 近α型 | Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V | 高溫強(qiáng)度(500℃以下穩(wěn)定),焊接性略差 | 高溫排氣部件(少用) |
TC11 | α+β型 | Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si | 高溫蠕變抗性(550℃),加工難度高 | 船舶燃?xì)廨啓C(jī)部件(特殊需求) |
六、選購(gòu)方法與注意事項(xiàng)
選購(gòu)方法:
按工況選材:
常規(guī)海水環(huán)境:優(yōu)先TA2(性價(jià)比高)。
高應(yīng)力部件:選TC4(需犧牲部分耐蝕性)。
強(qiáng)還原性介質(zhì):TA9(成本敏感場(chǎng)景慎用)。
供應(yīng)商審核:
查驗(yàn)熔煉爐號(hào)、質(zhì)保書(shū)(符合GB/T 2965或ASTM B348)。
要求提供船級(jí)社認(rèn)證(如DNV TA2-40)。
成本控制:
TA2價(jià)格約150~200元/kg,TC4約300~400元/kg,TA9因含鈀可達(dá)800元/kg以上。
注意事項(xiàng):
避免混料:TA2與TC4不可互換,混用易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。
加工污染:切削時(shí)禁用含鉛、鎘刀具,防止高溫滲入。
焊接保護(hù):氬氣純度需≥99.99%,背面需充氬防氧化。
檢測(cè)重點(diǎn):
超聲波探傷(UT)檢測(cè)內(nèi)部缺陷。
化學(xué)成分分析(尤其O含量≤0.25%)。
七、典型失效案例與規(guī)避
案例:某船用TA2法蘭焊縫開(kāi)裂。
原因:焊接時(shí)背面未充氬,導(dǎo)致氧化脆化。
改進(jìn):雙面氬氣保護(hù)+焊后酸洗。
TA2鈦棒憑借優(yōu)異的耐海水腐蝕性和經(jīng)濟(jì)性,成為船舶行業(yè)主流選材,TC4、TA9等則用于特殊工況。采購(gòu)時(shí)需結(jié)合工況強(qiáng)度、腐蝕類型及成本預(yù)算,嚴(yán)控材料認(rèn)證與加工工藝,避免因選材或工藝不當(dāng)引發(fā)失效。