本發(fā)明涉及一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產(chǎn)鈦質(zhì)杯/壺的方法。
背景技術(shù)：
鈦杯、鈦壺等生活用品的抗腐蝕性是不銹鋼的數(shù)倍，完全沒(méi)有金屬異味、經(jīng)久耐用；鈦用品耐高溫、耐低溫，可在600℃以下長(zhǎng)期使用而不會(huì)產(chǎn)生變形等，在低溫-196~-253℃環(huán)境下仍能保持較好的延性及韌性，并且不會(huì)有冰冷的感覺(jué)。鈦金屬在生理上對(duì)人體幾乎都是惰性的、是唯一對(duì)人的植物神經(jīng)和味覺(jué)神經(jīng)沒(méi)有作用的金屬，鈦杯、鈦壺等生活用品安全無(wú)毒，還有質(zhì)輕、牢固、比熱小、導(dǎo)熱率低、無(wú)毒無(wú)害及無(wú)過(guò)敏性等特點(diǎn)，在食品和生活用品領(lǐng)域有巨大潛力。
鈦無(wú)縫管的常規(guī)壁厚≥0.9mm，壁厚較厚，存在壁厚不均勻和成品率低等問(wèn)題，而選用壁厚0.4~0.9mm的鈦焊管，經(jīng)濟(jì)效益比用無(wú)縫管更好，但加工壁厚小于0.9mm的無(wú)縫管難度大，投入成本較多。由于鈦具有優(yōu)良的耐蝕性等特性，美國(guó)、日本和法國(guó)等在大型電力和核電站的熱交換器和冷凝器中，大量應(yīng)用鈦薄壁焊接管，我國(guó)從20世紀(jì)80年代起，逐步引進(jìn)了多條鈦焊管生產(chǎn)線(xiàn)，能夠生產(chǎn)壁厚0.5~2mm的不同外徑規(guī)格的鈦焊管。隨著我國(guó)電力、核電、海水淡化和熱交換行業(yè)的發(fā)展，薄壁焊管的應(yīng)用越來(lái)越多、發(fā)展也越來(lái)越快，如今我國(guó)鈦焊管的年生產(chǎn)能力已經(jīng)超過(guò)了1萬(wàn)噸，規(guī)格和性能滿(mǎn)足相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而且開(kāi)始向法國(guó)、挪威等國(guó)出口鈦焊管。
由于成品率高、優(yōu)點(diǎn)突出，薄壁焊管成為當(dāng)今管材生產(chǎn)的一種趨勢(shì)，薄壁大直徑鈦焊管的壁厚一般為0.4~0.8mm、直徑50~120mm，但是制約我國(guó)鈦焊管發(fā)展的主要因素是鈦帶質(zhì)量不過(guò)關(guān)和大直徑焊管的焊接不良，利用鈦焊管生產(chǎn)零部件時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，且開(kāi)裂部位多數(shù)在焊縫附件；鈦帶和鈦管的力學(xué)性能和可加工性等指標(biāo)主要由O和N含量（或O當(dāng)量）等雜質(zhì)決定，O含量增加、加工變形的難度就會(huì)增加。特別是TA1鈦管材質(zhì)軟，若成型時(shí)速度和模具不匹配，容易造成壓痕和劃傷等缺陷，焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)咬邊、臺(tái)階、焊漏和焊縫氧化等缺陷而造成焊接不良。為了獲得良好的利用薄壁鈦焊管制備的零部件，需要針對(duì)不同的用途選擇不同的鈦帶材，同時(shí)要控制好成型、焊接和退火過(guò)程，獲得良好的焊縫質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是通過(guò)成型和焊接，獲得焊縫良好的薄壁大直徑鈦焊管，并提供一種利用該薄壁大直徑鈦焊管生產(chǎn)鈦質(zhì)杯/壺的方法，鈦焊管的壁厚0.4~0.8mm、直徑50~120mm。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產(chǎn)鈦質(zhì)杯/壺的方法，包括以下步驟：
（1）、鈦帶材生產(chǎn)：取鈦板坯，采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材后，將卷帶材置于真空罩式爐退火，制得的成品鈦帶材的厚度為0.4~0.8mm，備用；
（2）、鈦焊管生產(chǎn)：根據(jù)目標(biāo)尺寸選用的鈦焊管的規(guī)格需求，將步驟（1）制得的成品鈦帶材分條裁切，分條裁切的寬度與鈦焊管目標(biāo)直徑尺寸相匹配，采用輥式冷彎成型機(jī)，將分條裁切的成品鈦帶材彎制成鈦管，然后采用氬氣保護(hù)氣氛下的自動(dòng)鎢極氬弧焊，將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，退火后酸洗、分切，制得鈦焊管，備用；
（3）、鈦質(zhì)杯/壺生產(chǎn)：根據(jù)目標(biāo)的鈦質(zhì)杯/壺的形狀尺寸，將步驟（3）制得的鈦焊管分切為目標(biāo)尺寸的長(zhǎng)度，選擇與目標(biāo)鈦質(zhì)杯/壺形狀尺寸相匹配的橡膠模具，利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺。
其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅰ級(jí)TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.07%。氮含量≤0.01%。
其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅱ級(jí)TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.06%。氮含量≤0.008%。
進(jìn)一步地，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺時(shí)，鈦焊管的脹形率不超過(guò)20%。
進(jìn)一步地，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺時(shí)，鈦焊管的脹形率為20~40%。
其中，步驟（1）將卷帶材置于真空罩式爐退火，退火工藝為：微正壓氬氣保護(hù)，在600~700℃保溫1~10h。
其中，步驟（1）中熱軋方法采用可逆式爐卷軋機(jī)軋制，卷材每軋制一道次后進(jìn)入溫度為800℃的高溫爐內(nèi)收卷，然后再軋制下一道次；步驟（1）中冷軋卷帶式方法采用可逆軋機(jī)冷軋，其中，冷軋卷帶式方法中的卷帶材的軋程變形量不低于50%；其中，軋程變形量是指軋制減薄量與軋前厚度之比。
其中，步驟（1）制得的成品鈦帶材的晶粒度4~9級(jí)，規(guī)格為500mm×500mm的成品鈦帶材的晶粒度級(jí)別差異不超過(guò)0.5級(jí)。
其中，將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，焊接時(shí)，從鈦管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，其中，焊接的焊縫與鈦管基材交界處的最小厚度＞90%鈦管基材的厚度，外焊縫余高≤0.05mm，內(nèi)焊縫余高≤0.1mm，焊縫區(qū)的硬度比鈦管基體硬度高，二者的差值＜30HV。
其中，步驟（2）鈦焊管的退火工藝步驟為：將鈦焊管裝入真空感應(yīng)爐，真空感應(yīng)爐溫度為550~700℃，在該溫度下保溫0.1~3min，并在氬氣保護(hù)氣氛下強(qiáng)制降溫至室溫，然后出爐，進(jìn)行檢驗(yàn)。
其中，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺的方法為：使用與鈦質(zhì)杯/壺外形一致的彈性模具在水壓機(jī)中水脹成型，水壓為0~100MPa。
本發(fā)明的步驟（1）所用的鈦板坯：依據(jù)GB/T 2524-2010，Ⅰ級(jí)TA1純鈦使用不低于0級(jí)的海綿鈦熔煉，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.07%、氮含量≤0.01%，其它成分滿(mǎn)足GB/T 3620.1-2007；Ⅱ級(jí)TA1純鈦使用不低于0A級(jí)的海綿鈦熔煉，板坯成分的控制是氧含量≤0.06%、氮含量≤0.008%，其它成分滿(mǎn)足GB/T 3620.1-2007。
本發(fā)明的步驟（2）制得的成品鈦帶材的尺寸精度和性能等滿(mǎn)足GB/T 3621-2007和GB/T 3622-2012。本發(fā)明步驟（2）將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，焊縫的寬度不超過(guò)整個(gè)鈦焊管端面外徑的10%。
本發(fā)明中，使用性能符合ASTM B265或GB/T 3621、具有再結(jié)晶組織的鈦帶材制作鈦焊管，步驟（2）的工序?yàn)椋悍謼l→成型→焊接→整形→退火→矯直→酸洗→探傷檢測(cè)→分切→檢查→包裝，制得的鈦焊管的規(guī)格為：0.4~0.8mm壁厚，直徑50~120mm，每根長(zhǎng)度≤15m；根據(jù)鈦焊管的規(guī)格需求而將鈦帶材分條裁切為需要的寬度，即鈦帶材寬度完卷圓后的鈦焊管的截面圓，采用輥式冷彎曲成型的方法，為減少鈦管表面劃傷盡量使用塑料模具，由于鈦的彈性極限比鋼低，屈服強(qiáng)度與摩擦系數(shù)比鋼高，成型中鈦材回彈大，冷成形困難，成型比鋼管需求的軋輥數(shù)量多，如三段式成型時(shí)，鋼管每段成型的軋輥為4對(duì)，而本發(fā)明的鈦管每段成型的軋輥為6對(duì)，從而使鈦帶在成型時(shí)負(fù)荷均衡、運(yùn)行平穩(wěn)，防止成型不完全、邊浪和劃傷等缺陷；焊接時(shí)采用自動(dòng)鎢極氬弧焊、要求能量（電壓、電流、焊接速度）輸出均勻穩(wěn)定，使焊縫平滑無(wú)波動(dòng)，另外，焊接中氬氣保護(hù)，避免空氣中氣體污染，獲得良好的焊縫質(zhì)量和高成材率，焊縫沒(méi)有明顯凹陷、無(wú)明顯咬邊、沒(méi)有焊偏、無(wú)異常焊接氧化色。焊后進(jìn)行在線(xiàn)退火，使焊管性能滿(mǎn)足使用要求。
本發(fā)明中，使用Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)TA1鈦帶材，通過(guò)氬弧焊的方法制備薄壁大直徑鈦焊管，然后通過(guò)脹形的方法生產(chǎn)雙層/單層鈦壺或鈦杯。Ⅰ級(jí)TA1鈦帶材的伸長(zhǎng)率A50≥24%，Ⅱ級(jí)TA1鈦帶材的伸長(zhǎng)率A50≥40%。其中，Ⅱ級(jí)TA1鈦焊管主要制作異形、大口徑或有明顯減薄需求的鈦杯或鈦壺。
鈦杯、鈦壺的制備，本發(fā)明采用脹形的方法，由于鈦在晶體學(xué)上屬于難變形的密排六方結(jié)構(gòu)、滑移系少、塑性差，而本發(fā)明使用純度高的原料，鈦材的塑性和沖壓性較高；且管材脹形法具有加工流程短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，制作鈦杯或鈦壺的薄壁大直徑焊管的壁厚為0.4~0.8mm、直徑50~120mm。本發(fā)明也可用于制造鈦質(zhì)的其他生活用品。
本發(fā)明的鈦焊管生產(chǎn)的自動(dòng)化程度高、效率高、成本低，脹形生產(chǎn)鈦杯和鈦壺工藝流程較簡(jiǎn)單、效率高，壁厚較均勻、可實(shí)現(xiàn)多品種的規(guī)模生產(chǎn)；且制作的鈦杯和鈦壺，具有比強(qiáng)度高、輕便、耐用和外形多樣特點(diǎn)，使用中無(wú)毒性、抑菌、不生銹、易清洗和易保養(yǎng)。而且，本發(fā)明可以制備單層的鈦質(zhì)杯/壺，或者組合焊接為雙層的鈦質(zhì)杯/壺。
本發(fā)明采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材，冷加工會(huì)使鈦材的力學(xué)性能、特別是屈服強(qiáng)度有明顯增加，甚至超過(guò)規(guī)定的性能范圍。鈦管焊接時(shí)，焊接過(guò)程對(duì)管材的影響很小，因?yàn)楹缚p和熱影響區(qū)的寬度比整個(gè)鈦焊管的周長(zhǎng)小很多，焊縫寬度不超過(guò)鈦焊管端面外徑的10%，本發(fā)明的焊縫區(qū)硬度增加不超過(guò)基體30HV，焊縫區(qū)內(nèi)氧和氮的含量增加對(duì)鈦管總的力學(xué)性能沒(méi)有明顯的影響。鈦焊管成形和焊接后要進(jìn)行退火處理，獲得良好的強(qiáng)度和塑性匹配性。焊接過(guò)程中要求起弧平穩(wěn)、電壓和電弧穩(wěn)定、焊接能量變化小，從而獲得良好的焊縫質(zhì)量，鈦焊管焊縫處不應(yīng)有錯(cuò)邊、咬邊、凸起和凹陷等缺陷。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明：
本發(fā)明的目的是選擇不同成分和性能的鈦帶材，通過(guò)成型和焊接獲得焊縫良好的薄壁鈦焊管（壁厚0.4mm~0.8mm、直徑50~120mm），適用于不同脹形需求的鈦杯或鈦壺等產(chǎn)品。薄壁鈦焊管采用水脹的方法加工制作杯壺（保溫或普通用途），一般鈦杯壺內(nèi)膽或外殼的脹形率不超過(guò)20%，大變形要求的杯壺脹形不超過(guò)40%。
一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產(chǎn)鈦質(zhì)杯/壺的方法，包括以下步驟：（1）、鈦帶材生產(chǎn)：取鈦板坯，采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材后，將卷帶材置于真空罩式爐退火，退火工藝為：微正壓氬氣保護(hù)，在600~700℃保溫1~10h，制得的成品鈦帶材的厚度為0.4~0.8mm，備用；
（2）、鈦焊管生產(chǎn)：根據(jù)目標(biāo)尺寸選用的鈦焊管的規(guī)格需求，將步驟（1）制得的成品鈦帶材分條裁切，分條裁切的寬度與鈦焊管目標(biāo)直徑尺寸相匹配，采用輥式冷彎成型機(jī)，將分條裁切的成品鈦帶材彎制成鈦管，然后采用氬氣保護(hù)氣氛下的自動(dòng)鎢極氬弧焊，將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，退火后酸洗、分切，制得鈦焊管，備用；
（3）、鈦質(zhì)杯/壺生產(chǎn)：根據(jù)目標(biāo)的鈦質(zhì)杯/壺的形狀尺寸，將步驟（3）制得的鈦焊管分切為目標(biāo)尺寸的長(zhǎng)度，選擇與目標(biāo)鈦質(zhì)杯/壺形狀尺寸相匹配的橡膠模具，利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺。
其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅰ級(jí)TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.07%。氮含量≤0.01%。
其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅱ級(jí)TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.06%。氮含量≤0.008%。
其中，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺時(shí)，鈦焊管的脹形率不超過(guò)20%。
其中，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺時(shí)，鈦焊管的脹形率為20~40%。優(yōu)選的，鈦焊管的脹形率為30~40%。
其中，步驟（1）中熱軋方法采用可逆式爐卷軋機(jī)軋制，卷材每軋制一道次后進(jìn)入溫度為800℃的高溫爐內(nèi)收卷，然后再軋制下一道次；其中，熱軋軋制至3~5mm厚度；步驟（1）中冷軋卷帶式方法采用可逆軋機(jī)冷軋，其中，冷軋卷帶式方法中的卷帶材的軋程變形量不低于50%；其中，軋程變形量是指軋制減薄量與軋前厚度之比。其中，熱軋后還需要進(jìn)行退火、拋丸處理、酸洗，以獲得潔凈面的再結(jié)晶組織；或者熱軋后進(jìn)行退火、噴砂處理、酸洗。
其中，步驟（1）制得的成品鈦帶材的晶粒度4~9級(jí)，規(guī)格為500mm×500mm的成品鈦帶材的晶粒度級(jí)別差異不超過(guò)0.5級(jí)。
其中，將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，焊接時(shí)，從鈦管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，其中，焊接的焊縫與鈦管基材交界處的最小厚度＞90%鈦管基材的厚度，外焊縫余高≤0.05mm，內(nèi)焊縫余高≤0.1mm，焊縫區(qū)的硬度比鈦管基體硬度高，二者的差值＜30HV。焊縫余高實(shí)質(zhì)焊縫表面兩焊趾連線(xiàn)上的那部分金屬高度。
其中，步驟（2）鈦焊管的退火工藝步驟為：將鈦焊管裝入真空感應(yīng)爐，真空感應(yīng)爐溫度為550~700℃，在該溫度下保溫0.1~3min，并在氬氣保護(hù)氣氛下強(qiáng)制降溫至室溫，然后出爐，進(jìn)行檢驗(yàn)。
其中，步驟（3）利用脹形法制備鈦質(zhì)杯/壺的方法為：使用與鈦質(zhì)杯/壺外形一致的彈性橡膠模具，在水壓機(jī)中水脹成型，水壓為0~100MPa。
由于鈦材比強(qiáng)度高、屈服強(qiáng)度高、彈性大，薄壁鈦焊管的成型有一定難度，另外焊縫的控制要求較嚴(yán)，焊縫的硬度比母材高。
用作水脹的鈦焊管材質(zhì)一般是TA1，國(guó)標(biāo)GB/T 3622-2012中對(duì)0.1~0.5mm的TA1鈦帶規(guī)定：抗拉強(qiáng)度≥240MPa、屈服強(qiáng)度140~310MPa、伸長(zhǎng)率A50（50mm標(biāo)距）按Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)分別是≥24%和≥40%，需方有特殊要求時(shí)按Ⅱ級(jí)驗(yàn)收。ASME SB338《冷凝器和熱交換器用無(wú)縫和焊接鈦及鈦合金管標(biāo)準(zhǔn)》要求，GR1鈦管的抗拉強(qiáng)度≥240MPa、屈服強(qiáng)度170~310MPa、伸長(zhǎng)率A50≥24%，GR1相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的TA1。
鈦杯或鈦壺生產(chǎn)時(shí)，多采用水脹法將鈦焊管脹接成形，多數(shù)產(chǎn)品脹形率不超過(guò)20%，有些產(chǎn)品則需要脹形30~40%，因此，針對(duì)不同的用途，需選用不同牌號(hào)、不同成分、不同塑性和不同生產(chǎn)工藝的鈦焊管產(chǎn)品。
脹形是現(xiàn)有技術(shù)手段，是在模具的作用下，利用脹形液的壓力使毛坯厚度減薄和表面積增大，以獲得零件幾何形狀的沖壓加工方法。其中的水脹法成型，縮口是鈦焊管的開(kāi)口處加壓縮小的一種沖壓工序，縮口部分的材料受到由外向內(nèi)的壓力，產(chǎn)生壓縮變現(xiàn)，即將鈦焊管通過(guò)預(yù)制一定形狀的縮口模將鈦焊管的口部直徑縮小；脹形是通過(guò)模具使鈦焊管向外擴(kuò)張，脹出所需的凸起曲面。本發(fā)明采用軟模脹形方法，利用橡膠、聚氨酯橡膠以及PVC塑料等做凸模，在水壓力下通過(guò)軟模介質(zhì)變形而使工件沿凹模內(nèi)腔脹形而獲得所需要的形狀。
實(shí)施例1
采用德國(guó)ALD公司EB爐熔煉，選用0級(jí)海綿鈦熔煉Ⅰ級(jí)TA1鈦鑄錠，成分見(jiàn)表1。
表1 Ⅰ級(jí)TA1鑄錠化學(xué)成分（wt.%）
Ⅰ級(jí)TA1鑄錠銑面后，獲得厚度190mm、寬度1200mm的鈦板坯，采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材，使用爐卷可逆熱軋將板坯軋制，每軋制一道次后鈦卷進(jìn)入約800℃的退火爐內(nèi)保溫、然后再軋制下一道次，熱軋后卷材厚度3.5mm，退火后拋丸處理和酸洗，晶粒度為7.5級(jí)、組織較均勻；使用可逆冷軋機(jī)進(jìn)行鈦卷冷軋，經(jīng)兩軋程冷軋后，進(jìn)行罩式爐真空退火，微正壓氬氣保護(hù)，在700℃保溫10h，獲得厚度為0.5mm的鈦卷帶，晶粒度為7級(jí)左右、伸長(zhǎng)率A50為33%，性能滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
然后，將制得的鈦卷分條為寬度為188.5mm的卷帶，經(jīng)輥式冷彎成型機(jī)成型、氬弧焊、退火、酸洗、探傷和分切，制成直徑為60mm的鈦焊管，焊縫質(zhì)量良好。其中，焊接時(shí)，從鈦管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，焊接的焊縫與鈦管基材交界處的最小厚度＞90%鈦管基材的厚度，外焊縫余高≤0.05mm，內(nèi)焊縫余高≤0.1mm，焊縫區(qū)的硬度比鈦管基體硬度高，二者的差值＜30HV；鈦焊管退火時(shí)，使用在線(xiàn)感應(yīng)真空爐，610℃后保溫0.5min，氬氣強(qiáng)制降溫至室溫后出爐。
將鈦焊管分切為220mm的長(zhǎng)度，采用先縮口后脹形的工藝，使用聚氨酯橡膠做模具、水脹法成形，水壓為50MPa，制備成直徑為69mm和71mm的圓柱體，然后組合焊接為雙層鈦保溫杯。
或者，還可以將制得的鈦卷分條為寬度為314mm的卷帶，經(jīng)輥式冷彎成型機(jī)成型、氬弧焊、退火、酸洗、探傷和分切，制成直徑為100mm的鈦焊管，焊縫質(zhì)量良好。分切250mm長(zhǎng)度的鈦焊管，采用先縮口后脹形的工藝，使用聚氨酯橡膠做模具、水脹法成形，水壓為50MPa，制備成上下端直徑分別為90mm和114mm的圓錐體；另一個(gè)鈦焊管脹形為上下端直徑分別為92mm和117mm的圓錐體，然后組合焊接為雙層鈦保溫壺。本實(shí)施例要求鈦焊管的脹形量不超過(guò)20%。
實(shí)施例2
采用與實(shí)施例1相似的方法，采用德國(guó)ALD公司EB爐熔煉，選用不低于0A級(jí)海綿鈦熔煉Ⅱ級(jí)TA1鈦鑄錠，成分見(jiàn)表2。
表2 Ⅱ級(jí)TA1鑄錠化學(xué)成分（wt.%）
Ⅱ級(jí)TA1鑄錠銑面后，獲得厚度190mm、寬度1200mm的鈦板坯，采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材，使用爐卷可逆熱軋將板坯軋制，每軋制一道次后鈦卷進(jìn)入約800℃的退火爐內(nèi)保溫、然后再軋制下一道次，熱軋后卷材厚度4.5mm，退火后拋丸處理和酸洗，晶粒度為7級(jí)、組織較均勻；使用可逆冷軋機(jī)進(jìn)行鈦卷冷軋，經(jīng)兩軋程冷軋后，進(jìn)行罩式爐真空退火，微正壓氬氣保護(hù)，在600℃保溫8h，獲得厚度為0.75mm的鈦卷帶，晶粒度為5級(jí)左右、伸長(zhǎng)率A50為53%，性能滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其中，焊接時(shí)，從鈦管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，焊接的焊縫與鈦管基材交界處的最小厚度＞90%鈦管基材的厚度，外焊縫余高≤0.05mm，內(nèi)焊縫余高≤0.1mm，焊縫區(qū)的硬度比鈦管基體硬度高，二者的差值＜30HV；鈦焊管退火時(shí)，感應(yīng)真空爐溫度為630℃、保溫0.5min，氬氣保護(hù)降溫至室溫后出爐。
然后，將制得的鈦卷分條為寬度為320mm的卷帶，經(jīng)輥式冷彎成型機(jī)成型、氬弧焊、退火、酸洗、探傷和分切，制成直徑為102mm的鈦焊管，焊縫質(zhì)量良好。
將鈦焊管分切為230mm的長(zhǎng)度，采用先縮口后脹形的工藝，使用聚氨酯橡膠做模具、水脹法成形，水壓為100MPa，制備成厚度為50mm、寬度為160mm的扁壺。還可以制作其他異形、大口徑或有明顯減薄需求的鈦杯或鈦壺。
實(shí)施例3
采用與實(shí)施例1相似的方法制備Ⅰ級(jí)TA1鈦鑄錠，成分見(jiàn)表3。
表3 Ⅰ級(jí)TA1鑄錠化學(xué)成分（wt.%）
Ⅰ級(jí)TA1鑄錠銑面后，獲得表面良好的板坯，使用爐卷可逆熱軋將板坯軋制，每軋制一道次后鈦卷進(jìn)入約800℃的退火爐內(nèi)保溫、然后再軋制下一道次，熱軋后卷材的厚度4mm，退火后拋丸處理和酸洗，酸洗采用硝酸和氫氟酸混合形成的酸洗液，卷材晶粒度7.5級(jí)、組織較均勻；使用可逆冷軋機(jī)進(jìn)行鈦卷冷軋，經(jīng)兩軋程冷軋后，進(jìn)行罩式爐真空退火，微正壓氬氣保護(hù)，在650℃保溫1h，獲得厚度為0.4mm的鈦卷帶，晶粒度7級(jí)左右、伸長(zhǎng)率A50為35%，性能滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
將鈦卷分條為寬度為176mm的卷帶，經(jīng)成型、氬弧焊、退火、探傷和分切，制成直徑60mm的鈦焊管，焊縫質(zhì)量良好。其中，焊接時(shí)，從鈦管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)單面焊接雙面成型，焊接的焊縫與鈦管基材交界處的最小厚度＞90%鈦管基材的厚度，外焊縫余高≤0.05mm，內(nèi)焊縫余高≤0.1mm，焊縫區(qū)的硬度比鈦管基體硬度高，二者的差值＜30HV；焊管退火時(shí)，感應(yīng)真空爐溫度為600℃、保溫0.3min，氬氣保護(hù)下降溫至室溫后出爐。
將鈦焊管分切為150mm的長(zhǎng)度，采用脹形的工藝，使用聚氨酯橡膠做模具、水脹法成形，水壓為90MPa，制備成上下端直徑分別為71mm和61mm的圓錐狀鈦杯；另一個(gè)鈦焊管制備成上下端直徑分別為70mm和60mm的圓錐狀鈦杯，兩個(gè)鈦杯組合焊接到一起制成普通的廣口鈦杯。本實(shí)施例要求鈦焊管的脹形量不超過(guò)40%。
鈦的導(dǎo)熱性較差、結(jié)合精致的表面處理，制成的鈦杯具有美觀(guān)大方、不燙手和保健性好等特點(diǎn)，滿(mǎn)足中高端需求。