鈦及鈦合金直縫焊管（簡稱“鈦焊管”）是將鈦及鈦合金卷帶材或?qū)挿宀慕?jīng)卷曲軋制成管形后焊接而成。美國的鈦合金牌號主要有Gr.1、Gr.2和Gr.12 等，國內(nèi)的鈦合金牌號主要有TA1、TA2 和TA10 等。

鈦焊管的生產(chǎn)工藝流程如下：鈦帶開卷→剪切對焊→活套儲料→鈦帶清洗→管形成型→焊接→焊縫渦流探傷→預(yù)定徑→在線退火→精定徑/矯直→渦流探傷→激光測徑→在線噴碼→定尺切割→超聲波探傷→精定尺/平頭→氣密性試驗→成品檢驗→包裝入庫。

1、近年來國內(nèi)鈦焊管行業(yè)的發(fā)展

由于受原材料和加工技術(shù)等多方面的制約，鈦焊管的生產(chǎn)技術(shù)多年來一直掌握在日本、美國、法國、俄羅斯等國家的專業(yè)廠家手中。中國鈦焊管的發(fā)展相對于其他鈦加工產(chǎn)品起步較晚，且前期發(fā)展比較緩慢。雖然鈦無縫管在國內(nèi)起步較早，但由于鈦無縫管加工工序多、生產(chǎn)周期長、效率低、成本高，使得其應(yīng)用受到限制，而鈦焊管生產(chǎn)效率和成材率高，且鈦焊管脹管、彎曲等性能與無縫管相近，因此國內(nèi)外鈦焊管的用量在逐年增加，并在電站冷凝器中的應(yīng)用日益增多。

在鈦焊管發(fā)展早期，雖然中國從國外引進了完整的小直徑鈦焊管自動生產(chǎn)線，結(jié)束了中國不能生產(chǎn)鈦焊管的歷史，但由于當(dāng)時國內(nèi)生產(chǎn)鈦焊管的原材料鈦帶卷完全依賴進口，且無法提供薄壁鈦焊接管用的帶坯，同時國外鈦帶卷的銷售價格較高，因此抑制了國內(nèi)鈦焊管的生產(chǎn)；另外，因技術(shù)引進消化和原料采購困難的多重影響，國產(chǎn)鈦焊管一直未真正具備批量生產(chǎn)能力，當(dāng)時國內(nèi)的鈦焊管市場也未真正形成。

近十年來，中國鈦焊管行業(yè)快速發(fā)展，主要是由于國內(nèi)在鈦焊管原材料———鈦帶卷的生產(chǎn)技術(shù)上取得了重大突破，國產(chǎn)冷熱軋鈦帶卷的技術(shù)性能指標(biāo)、質(zhì)量穩(wěn)定性等能夠滿足鈦焊管的要求。湖南湘投金天科技集團旗下的湘投金天鈦金屬有限公司于2007 年通過“鈦鋼聯(lián)合模式”研制出中國第一卷寬幅熱軋鈦帶卷； 2008 年又研制出冷軋鈦帶卷，打破了日本和美國在這個領(lǐng)域的壟斷，為中國鈦焊管產(chǎn)業(yè)提供了原材料支撐，隨后國產(chǎn)鈦焊管也應(yīng)運而生。

寶鈦集團有限公司與國內(nèi)外多家企業(yè)合資的西安寶鈦美特法力諾焊管有限公司于2007 年正式投產(chǎn)，該生產(chǎn)線的投產(chǎn)推動了國內(nèi)鈦焊管生產(chǎn)技術(shù)的進步。隨著2011 年寶鈦集團有限公司在鈦冷軋板帶技術(shù)方面的突破，西安寶鈦美特法力諾焊管有限公司也實現(xiàn)了國產(chǎn)鈦冷軋板帶的批量生產(chǎn)。

近年來，隨著鈦行業(yè)整體的進步，海綿鈦產(chǎn)能的膨脹，鈦帶卷等鈦加工產(chǎn)能的擴張，下游鈦焊管行業(yè)也取得了長足的發(fā)展，自2008年起國內(nèi)陸續(xù)建成了多條鈦焊管生產(chǎn)線。鈦焊管產(chǎn)能的擴張以及鈦行業(yè)發(fā)展速度的放緩加劇了鈦焊管企業(yè)間的競爭。目前，除了湘投金天科技集團等具備完整鈦產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)外，其他鈦焊管企業(yè)，以及眾多以不銹鋼管、稀有金屬管材為主業(yè)的企業(yè)也在推動著鈦焊管產(chǎn)業(yè)的進步。鈦焊管企業(yè)越來越重視新技術(shù)的開發(fā)和差異化的發(fā)展。

鈦焊管的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。鈦焊管已經(jīng)成為很多行業(yè)替代不銹鋼管、銅鎳合金管、鈦無縫管的首選管材。國產(chǎn)鈦焊管經(jīng)過幾年的發(fā)展，突破了一系列關(guān)鍵工藝及技術(shù)瓶頸，已廣泛應(yīng)用于電力、空調(diào)、海水淡化、水處理設(shè)備等領(lǐng)域。另外，國產(chǎn)鈦焊管也實現(xiàn)了批量出口。可見，國產(chǎn)鈦焊管的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量水平均有較大幅度的提升。

2、鈦焊管的綜合優(yōu)勢

在中國，低強度、低合金化鈦無縫管的生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，在一些需耐高壓以及結(jié)構(gòu)受力用管方面，一般采用厚壁鈦無縫管。但是，由于鈦無縫管成品率低、交貨周期長等因素的影響，使得大力發(fā)展鈦焊管已經(jīng)成為鈦管行業(yè)的趨勢。與鈦無縫管相比，鈦焊管的綜合優(yōu)勢越來越明顯，在日本、美國、歐洲等國家和地區(qū)，鈦焊管正逐步取代鈦軋制管。

2.1 鈦焊管與鈦無縫管力學(xué)性能基本一致

以換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管為例，國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3625—2007，美國標(biāo)準(zhǔn)為ASTMB338，鈦焊管與鈦無縫管在化學(xué)成分、力學(xué)性能和工藝性能等指標(biāo)方面差異不大，甚至相同。隨著鈦焊管焊接及熱處理技術(shù)的進步，國內(nèi)薄壁鈦焊管普遍采用單槍或多槍TIG/PAW 自熔焊接，焊接后采用在線熱處理工藝，通過優(yōu)化焊接、退火工藝，使母材、焊縫、熱影響區(qū)的顯微組織基本上接近，同時消除了焊接應(yīng)力，使焊縫組織均勻化。通過對比發(fā)現(xiàn)，鈦焊管焊縫成分與母材基本一致，焊縫力學(xué)性能、防腐蝕性能與母材無異。

2.2 鈦焊管的外觀及質(zhì)量優(yōu)于鈦無縫管

鈦焊管采用冷軋帶卷焊接而成，壁厚均勻，同心度好，光潔度好，管內(nèi)不易結(jié)垢。尤其是薄壁鈦管，用無縫軋制工藝生產(chǎn)根本無法達到其技術(shù)要求。鈦無縫管經(jīng)過軋制或拉拔工藝，很難做到壁厚1 mm以下；而鈦焊管可以做到壁厚0.5 mm及以下，節(jié)約了大量的材料及成本。同時由于鈦焊管壁厚較薄，可獲得更高的傳熱系數(shù)，取得更好的傳熱效果。

2.3 鈦焊管的成本和環(huán)保優(yōu)勢突出

鈦無縫管生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜，常規(guī)采用三輥或多輥軋機、拉拔機將一定規(guī)格的管坯經(jīng)多道次軋制或拉拔，最后經(jīng)過減徑減壁后生產(chǎn)出無縫管。該工藝過程生產(chǎn)效率和成材率較低。鈦無縫管從海綿鈦到管材，通過軋制或拉拔，材料浪費較大，成材率只有50％左右，并且無法實現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)，生產(chǎn)周期也相對較長。

而鈦焊管是通過自動化連續(xù)生產(chǎn)線，采用壁厚均勻的鈦帶卷經(jīng)過冷彎成型、焊接、在線熱處理、定徑矯直、無損檢測和氣密性測試等工序生產(chǎn)而成。從海綿鈦到焊接管材，材料利用率通常在80%左右，如果以鈦帶卷為原材料，其材料利用率在95%以上。隨著國內(nèi)鈦工業(yè)的迅速發(fā)展以及焊接技術(shù)日趨成熟，鈦焊管的生產(chǎn)效率也將大幅度提升，質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性以及生產(chǎn)效率將會更高，可以按照客戶要求定尺切成所需長度，交貨期短，材料利用率高，單位成本較無縫管將會更低。

鈦無縫管通常采用軋制或拉拔等工藝生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中將會使用大量的軋制油、拉拔油等，生產(chǎn)現(xiàn)場污染嚴(yán)重。鈦管軋制、拉拔加工后，需要對管材內(nèi)外表面的油脂、污物等進行脫脂、酸洗，酸洗過程對環(huán)境污染較大。為了保證操作人員的健康，保護環(huán)境，就必須增加防護設(shè)備及保護措施，因而也就增加了資金投入，產(chǎn)品生產(chǎn)成本也相應(yīng)提高。而鈦焊管是通過自動化生產(chǎn)線連續(xù)大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程中除一定的水電氣等能源消耗外，對環(huán)境幾乎沒有污染。

3、結(jié)語

隨著對鈦焊管了解的加深，鈦焊管在石油化工行業(yè)中的使用將會得到市場的認可，使用范圍會越來越廣，市場份額也會越來越大。雖然鈦焊管與常用流體輸送管道相比投資成本較高，但是其成本要低于鈦無縫管，且從鈦焊管的使用壽命和維護周期來分析，鈦焊管的投資成本可以在使用中得到補償，管道系統(tǒng)中使用鈦焊管可通過減少定期維護次數(shù)，減少停產(chǎn)時間、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高管道壽命來降低生產(chǎn)成本。特別是近年來全球鈦行業(yè)不是很景氣，競爭又非常劇烈，鈦焊管價格一直處于較低位的水平，石油化工行業(yè)內(nèi)企業(yè)選用鈦焊管前期設(shè)備投入成本更低。