Титановый слиток ВТИ-4 в Минске

Титановый слиток ВТИ-4: технические характеристики и области применения

Титановый слиток ВТИ-4 — полуфабрикат, выплавляемый в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом, предназначенный для последующей обработки давлением и получения сортового проката. По химическому составу и механическим свойствам соответствует техническим условиям на титановый сплав ВТ1-00, однако маркировка «ВТИ-4» закреплена за слитковой продукцией конкретного производителя и регламентирует параметры именно литой заготовки, а не готового проката.

Химический состав и структура

Материал относится к технически чистому титану. Содержание примесей жёстко ограничено, поскольку от чистоты шихты и стабильности вакуумного переплава зависит пластичность и коррозионная стойкость конечных изделий.

• Титан (основа) — не менее 99,24 %
• Железо (Fe) — не более 0,25 %
• Кислород (O) — не более 0,12 %
• Кремний (Si) — не более 0,08 %
• Углерод (C) — не более 0,07 %
• Азот (N) и водород (H) — суммарно не более 0,05 %

Слиток имеет крупнозернистую литую структуру с выраженной дендритной ликвацией. Для устранения структурной неоднородности применяют гомогенизирующий отжиг при 750–800 C с последующим контролируемым охлаждением. Кислород выступает основным упрочняющим элементом внедрения: его содержание напрямую коррелирует с пределом прочности и твёрдостью.

Механические свойства

Свойства приведены для состояния после отжига и относятся к образцам, вырезанным из тела слитка в продольном направлении.

При нагреве до 250 C прочностные характеристики снижаются на 15–20 %, что учитывают при расчёте теплонагруженных узлов. Модуль упругости составляет 110–112 ГПа, коэффициент Пуассона — 0,32.

Технологические особенности переработки

Слиток ВТИ-4 предназначен для горячей деформации: ковки, прессования, прокатки. Температурный интервал обработки давлением — 850–1000 C. Ниже 800 C резко возрастает сопротивление деформации, выше 1000 C наблюдается интенсивное газонасыщение поверхностного слоя, требующее последующего удаления альфированного слоя травлением или механической обработкой.

Заготовки перед деформацией подвергают обдирке для удаления дефектов литой корки и поверхностных трещин. Слитки диаметром 300–600 мм обрабатывают на гидравлических прессах усилием 3000–6000 тс. Сварка плавлением возможна в среде аргона высшего сорта, однако требует защиты обратной стороны шва, поскольку титан активно поглощает кислород и азот при температуре выше 400 C.

Области применения

Материал востребован там, где требуется сочетание коррозионной стойкости в агрессивных средах и умеренной прочности при низкой плотности.

• Химическое машиностроение: корпуса реакторов, теплообменники, работающие с хлоридными и окислительными средами
• Металлургия: футеровка электролизных ванн, токоподводящие элементы
• Энергетика: конденсаторы паровых турбин, трубные пучки систем охлаждения
• Медицина: заготовки для имплантатов, не контактирующих с высокой нагрузкой
• Судостроение: элементы корпусной арматуры, работающие в морской воде

В нефтегазовой отрасли слиток перерабатывают в трубы для систем сбора и транспорта пластовых вод с повышенным содержанием сероводорода. В целлюлозно-бумажном производстве из него получают детали оборудования, контактирующие с хлорсодержащими отбеливающими реагентами.

Контроль качества и приёмка

Каждая плавка проходит входной спектральный анализ, ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних несплошностей и макроструктурный контроль темплетов. Содержание водорода определяют методом вакуумной экстракции, кислорода — методом восстановительного плавления в инертном газе. По результатам испытаний оформляют сертификат качества с указанием номера плавки, химического состава и механических характеристик.

Вопросы и ответы