1、媒介

钛材因拥有比强度高、耐侵蚀、耐高温蹬着异机能，宽泛利用于航空、航天、刀兵、海洋、化工、医疗等领域。高的比强度是钛材在航空航天领域利用的最大优势，提高钛材在飞行器上的利用比例可大幅削减飞行器沉量，提高其技战术水平。为了提高钛材在飞行器上的利用比例，凭据分歧构件服役工况机能需要，发展出了低温钛合金、高温钛合金、危险容限钛合金、阻燃钛合金、高强韧钛合金等分歧种类迪胙合金。而海洋工程用钛材持久处于海水、海洋大气环境中，减沉和耐侵蚀是其重要主张。与航空航天用钛材类似，凭据分歧的使用工况，对海洋工程用钛材也进行了分类，蕴含低强钛合金、中强钛合金和高强钛合金。对于通常的水面船只或舰艇，大部门使用的是纯钛，纯钛拥有最好的耐蚀性及可焊接性；而对于深海设备或海洋工程设备来说，更为刻薄的服役工况对资料的强韧性、耐蚀性、抗委顿性等提出了更高的要求，从而推进了海洋工程用中强高韧和高强高韧钛合金的发展。近年来在国度建设海洋强国、发展深海经济的战术驱动下，舰船、深海设备等向着大型化、大深度、全海域等方向发展，对大规格钛构件的需要越来越多，对钛材的成型性、可焊性等工艺机能也提出了更高的要求。

本文简介了舰船和能源设备用钛合金资料的研造情况，对舰船及能源设备用钛材的大规格铸锭及构件造备技术、低成本造备技术、无缝管材造备技术等方面的钻研进展进行了概述，并提出了目前存在的重要问题，以期为钛材有关科研人员及从业者提供参考，进一步推动钛材在海洋工程领域的利用。

2、舰船及能源设备用钛合金钻研

2.1舰船用钛合金

钛合金在舰船上的重要利用部位蕴含耐压壳体、海水管路系统、热互换器、冷却器、各类管接头、发起机零部件、起落装置及发射装置等。俄罗斯和美国是最早从事舰船用钛合金钻研的国度，并形成炼自的舰船用钛合金系统。俄罗斯在舰船用钛的研造和现实利用水平方面居世界前列，占有分歧强度级此外船用钛合金，并对这些钛合金依照用处进行了分类，也是目前唯一占有全钛潜艇的国度。

我国从20世纪60年代起头开发舰船用钛合金，目前已形成强度领域在320-1250MPa的船用钛合金系列，重要商标蕴含低强的TA2、Ti31等合金，中强的Ti70、Ti75、Ti91等合金，高强的TC4、Ti80、TC11、Ti62A、Ti-B19、Ti-B25等合金。从合金类型上看，低强和中强舰船用钛合金通常为α和近α型钛合金，高强舰船用钛合金为α+β或近β型钛合金。低强钛合金拥有高塑性、可焊接性好等特点，易加工成薄壁管，合用于各类热互换器、冷却器等管材造备；中强钛合金综合机能匹配较好，合用于大厚截面构件、通海管路等；高强钛合金拥有强度高、塑性低等特点，合用于耐压壳体、高压容器、船舶特种部件等。

对于通常船用钛合金结构件，思考到资料的强韧性匹配、应力侵蚀断裂韧性、焊接性等，资料的强度水平不宜过高，尽量选择利用较为成熟的近α型钛合金，但对于有特殊强度要求的结构件，就必须选择高强钛合金。随着海洋设备向深蓝发展，对深潜器、深空站等耐压结构用钛材的机能提出了更高的要求，推进了海洋用高强钛合金的发展。提升资料的强度能够降低构件截面厚度和耐压结构沉量，然而强度的提高往往要就义资料的韧性，因而在维持较高强度的同时拥有优良的韧性是舰船用高强钛合金获得利用的关键，高强韧钛合金也成为近年来各钻研院所脊企的钻研热点。钻研思路从两个方面发展，一方面是面向国度沉大工程急需，设计单元越发偏差选用较为成熟迪胙合金资料，通过优化合金成分及构件的造备工艺来挖掘资料的机能潜力，提高合金的强韧性匹配。较多钻研集中在针对利用成熟的TC4合金和Ti80合金发展优化设计。另一方面是借鉴航空航天高强韧钛合金开发理想，研发新型的海洋工程用高强韧钛合金。

“十三五”期间，西北有色金属钻研院（西北院）以Ti80合金为基础，发展了合金成分优化设计钻研，旨在维持合金较高强度的基础上提升合金的韧性。选取余氏理论（YuRui-huangelectrontheory）推算与试验相结合的步骤，系统钻研了α不变元素、β不变元素及间隙元素对Ti80合金强韧性的影响法规，并结合余氏理论推算揭示了元素影响合金强韧性的微观机理。深刻钻研了在Ti-6Al合金中增长Mo和Nb元素后合金的强韧性变动法规，发现Mo和Nb元素对合金的室温拉伸机能影响较幼，可显著提升合金的冲击韧性，这重要归因于β不变元素的增长扭转了显微组织中的相组成，在冲击载荷下引发了更多的位错和形变孪生，亏损了更多的冲击载荷，从而提高了合金抵抗裂纹扩大的能力，使合金获得了较高的冲击机能。钻研了O元素含量对分歧组织结构Ti80合金棒材冲击机能的影响，发现冲击机能对合金中O元素含量比力敏感。通过调控各元素含量及热处置造度发现，退火状态下Ti80合金拥有最佳的强韧性匹配，其显微组织是由等轴初生α相和β转变组织组成的双态组织。当O含量为0.1%（质量分数）时，合金屈服强度达800MPa，冲击功可达72J（测试尺度GB/T229-2020）。

深潜器耐压壳体是深海设备用高强韧钛合金的典型代表，深潜器下潜深杜纂资料的比强度亲昵有关。美国Alvin号通过将耐压壳体资料由钢材更换为钛材，其最大潜深由1868m提升至4500m，进一步选取钛合金改装后其设计深度提升至6000m。纵观列国深潜器耐压壳体的选材可见，钛材的重要商标为Ti-6Al-4V（TC4）、Ti-6Al-4VELI（TC4ELI），选取这2种合金造备的3人舱深潜器下潜深度均不大于7000m。2017年，我国自主研发并成功建造了TC4ELI合金载人球壳和Ti80合金载人球壳，将TC4ELI的载人球壳成功装配于深海勇士号，其最大下潜深度为4500m。我国从俄罗斯引进的瓜瓣成型的TC4ELI载人球壳的最大下潜深度为7000m。选取Ti62A合金造备的“奋斗者”号3人舱深潜器下潜深度可达10909m。Ti62A合金是中国科学院金属钻研所和宝鸡钛业股份有限公司共同研发的高强高韧危险容限型钛合金，该合金强度较TC4合金有较大提升，同时维持了较好的韧性和可焊性。宝鸡钛业股份有限公司等单元在Ti62A合金基础上进行了机能优化钻研，开发了Ti542222钛合金，该钛合金屈服强度指标为1000MPa，冲击功为40J，选取双沉退火处置后，拥有最佳强度-塑性-韧性匹配。

在国度有关项主张支持下，西北院、中国船舶沉工集团公司第七二五钻研所（七二五所）等单元已成功研造出屈服强度为800、900和1000MPa级迪胙合金。西北院自主研发了一种高强β型钛合金Ti-B25，该合金拥有强度高、冷加工机能好等特点，已在舰船通讯系统上批量利用。中国科学院金属钻研所针对海洋工程用钛研发了1000和1200MPa强度级此外高强高韧钛合金，已幼批量造备了深渊原位科学尝试站用钛合金壳体、深渊滑翔机钛合金壳体，根基代替了Ti64合金。

近几年我国也将增材造作技术引入深海设备造作中，中国船舶集团汾西沉工有限责任公司结合西安铂力特选取激光熔融沉积技术（lasermeltingdeposition,LMD）试造了钛合金螺旋桨、空心壳体等。中国科学院金属钻研所结合上？萍即笱а∪≡霾脑熳鳌⒎勰┤鹊染惭构ひ昭性炝硕嘀稚詈９こ填押辖鸩考，基于高过冷度成分设计思路及高强钛合金强韧化步骤，研发了合用于增材造作工艺的弱织构、等轴晶钛合金成分系统，使增材造作钛合金实现了优异的强度、塑性匹配及力学机能各向同性。

“十四五”期间，西北院依附国度沉点研发打算项目子课题“深海极端服役环境用高强韧钛合金成分优化和造备”，基于高强韧钛合金Ti1300和Ti5321合金，开发了深海设备用超高强钛合金Ti1300G和深海设备增材造作用高强韧钛合金Ti5321G。Ti1300G合金耐压壳体屈服强度可达1250MPa，延长率≥9%，冲击功≥24J，断裂韧性≥60MPa?m1/2；Ti5321G合金增材造作构件屈服强度可达1050MPa，延长率≥9%。选取Ti1300G合金造备了深；杌媚脱箍翘骞辜，选取Ti5321G合金造备了深海ROV推动器螺旋桨和尝试操作机械手臂，目前耐压壳体在期待装机后测试，ROV已在南海顺利通过海试尝试。

2.2能源设备用钛合金

钛合金在能源开采领域可利用于换热器、输送管线、管路、油井管、紧固件、衔接件及海洋钻井设备支持结构等。国际上从事钛合金油井管造备和钻研的国度蕴含美国、俄罗斯、日本等，重要选取的合金商标为TC4、TC4ELI、Ti6246、Ti38644等。我国油气开采领域用钛合金的利用起步较晚，使用迪胙材也是在航空航天领域利用成熟的商标，蕴含TA1、TA2、TA10、TA18、TA25、TA26、TC4ELI、TC4、TA31（Ti80）、TB9等，重要利用于热互换器、管线、紧固件等。钛合金油井管的研造及利用目前仍处于起步阶段，2020年，由中国石油集团石油管工程技术钻研院牵头研造的国产105ksi级钛合金钻杆，在西部油田顺利实现了井深为7100m的超短半径水平井的三开定向造斜侧钻工作并成功出井，实现了724MPa级钛合金钻杆利用技术的突破。针对110钢级迪胙合金油管，中国石油集团工程资料钻研院有限公司、七二五所、宝鸡钛业股份有限公司、忠世高新新资料有限公司等单元均发展了较多的钻研工作，其中七二五所、天津钢管集团公司等选取TA31（Ti80）合金研造的TP-Ti-110钢级TP-G2（Ti）气密封特殊螺纹钛合金油管在元坝气田两口井成功全井利用，是钛合金油管初次在超深高含硫气井中利用，累计用量长度约12500m，质量约120t。

近十几年来，萦绕钻杆和油套管用钛合金资料的研造重要是基于成熟的TC4合金和Ti80合金发展成分优化设计钻研，以期这类成熟的合金可能越发合用于刻薄钻采环境的复杂服役工况。中国有研科技集团有限公司等通过在TC4合金中增长Nb和Ni元素获得了一种油井管用Ti-6Al-4V-0.5Nb-0.5Ni合金，拥有优良的耐侵蚀机能。中南大学、宝鸡钛业股份有限公司等在TC4合金基础上开发了TC4S低成本钛合金。北京科技大学在TC4合金成分基础上，通过增长分歧的合金元素，开发了TC4-RuBi和TC4-NiNb合金。

依陀装十三五”国度沉点研发打算项目，西北院以Ti80合金为基础，发展了针对油气开采服役环境利用的高耐蚀高强韧低成本钛合金成分优化设计钻研。选取电化学和全浸侵蚀试验相结合的步骤，钻研了Mo、Nb、Zr、Al、O等元素含量对二、三元合金及Ti80等近α钛合金在5mol?L-1盐酸溶液中侵蚀行为的影响法规。从提高合金耐蚀性的角度启程对合金的成分进行了优化设计，并成立了合金造备工艺-显微组织-力学机能-耐蚀机能的关系，获得了合金在仿照分歧使用工况下的侵蚀速度，了局批注该合金拥有优异的耐蚀性。选取该合金造备的无缝管材，在屈服强度大于800MPa的同时在-10℃的冲击功可达42J。同期，开发了一种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-V-Nb系高强韧耐蚀钛合金，该合金拥有优良的加工成型性及耐蚀性，力学机能可调领域较宽。

“十四五”期间，国度沉点研发打算项目“刻薄环境能源井钻选取高机能钛合金管材研发及利用”对钛合金油井管的机能要求进一步提高，要求其室温屈服强度不幼于900MPa，抗拉强度不幼于965MPa，延长率不幼于12%，纵向冲击功不幼于50J。西北院依附该项目，基于前期钻研基础，从提高合金强度和冲击韧性的角度启程，研发出了新型的合用于油气钻采服役环境的900MPa级Ti90合金。系统钻研了该合金的变形行为并构建了其本构方程，对分歧加工状态合金在5mol?L^-1盐酸溶液中的侵蚀行为进行了钻研，获得了棒坯、斜轧穿孔管坯及挤压管材等分歧状态Ti90合金的侵蚀速度，并揭示了其微观侵蚀机理。

3、舰船及能源设备用钛材造备技术

3.1大规格钛铸锭及构件造备技术

舰船和海洋设备发展的一个显著特点是大型化，这对钛材结构件的规格尺寸也提出了更高的要求，相应的对钛合金大规格铸锭的熔炼技术，大规格坯料的铸造、轧造、焊接、加工等一系列技术均提出了严格的挑战。钛材出产是一个本钱和技术密集型行业，要实现钛材构件的大型化、整体化造备，一方面是设备能力可能达到，另一方面是大规格钛材的造备技术要跟上。近年来，随着我国航空航天、海洋工程等高端造作业的急剧发展，对高品质钛材的需要不休增长，推动了钛材出产企业大型设备的更新和升级。我国重要钛材出产企业在大型设备方面已达到国际先进水平，形成了齐全的出产系统。对于超大卷沉钛带、超长钛管及型材、超大规格钛板等，通过与钢厂合作，借助钢厂大型设备可实现超大规格构件的造备。

获得大规格钛锻件的前提是造备出大规格钛铸锭，而随着铸锭规格的增大，其成分及缺点的节造难度也逐步增长。各家钛企通过软件仿照结合试造、工业化出产等，已把握了重要合金元素的散布特点及易偏析元素的偏析法规等，通过原资料节造以及中央合金增长方式、熔炼工艺参数优化等伎俩相结合，突破了大规格钛合金铸锭的高均质熔炼技术，实现了Ti-1023等易偏析钛合金3-5t级高均质铸锭的工业化造备，TC4、Ti80等通例钛合金15t级大规格铸锭的高均质造备。在电子束冷床炉（electronbeamcoldhearchmelting,EB）熔炼方面，设备能力持续加强，把握了TC4等单一合金的成分精度及均匀性节造技术，而对于复杂多组元钛合金出产较少，根基仍处于试造阶段。

“十四五”期间，西北院依附国度有关课题，开发出合用于700-1200MPa强度级别钛合金的大口径管材“一步法”陆续穿轧造备技术，可能批量高效出产DN100-DN400、长度10-25m、单沉0.5-1t的大口径薄壁钛合金管材，缩短管材加工周期50%，降低出产成本40%以上。选取该技术造备了径厚比<0.03、Φ表为406mm的TA24中强合金大规格薄壁管材，发展了船用通海系统管路用材的幼批量试造，目前在进行查核验证。

在大型钛合金构件造备方面，各家钛企针对大规格板材、饼材、环材、管材等均发展了大量研造工作，把握了TA5、TC4、TA24、TC11、TC16等钛合金大规格板材、饼材、环材等的造备技术，有关产品也在船舶上批量利用。近年来，舰船及海洋设备用大规格板材的需要量较大，促使各家钛企在大规格板材造备技术方面发展了大量的攻关，使大规格板材的造备技术显著提升。“十三五”期间，我国突破了宽幅超厚高强高韧钛合金板坯造备技术，造备出厚度为130mm、宽度大于3000mm的宽幅高强高韧钛合金板坯，并成功将它利用于“奋斗者”号潜水器；攻克了超大规格板坯组织均匀性及晶粒尺寸节造技术、超大规格板材强韧性及各向异性调控技术等，可造备规格为50mm×(≥2500mm)×(≥16000mm)的板材，具备工业化批量出产能力。

针对超大规格板材造备国内也提出了一些创新性的步骤，好比西部金属资料股份有限公司颁布了“一种超大规格钛合金板材的造备步骤”，将多张钛合金板坯组焊，而后进行叠合轧造造备单沉超过10t的超大规格钛合金板材，造备的超大规格钛合金板材成吩旖均、无偏析，解决了因受钛合金凝固时自身成吩飓析的影响而无法造备出含易偏析元素的大规格铸锭，从而无法造备出含易偏析元素的大规格钛板的问题，同时还解决了因受熔炼设备的限度而无法造备超大规格钛合金板材的问题；云南钛业股份有限公司颁布了一种“钢钛共线TC4钛合金板坯一火轧造TC4钛合金宽厚板的步骤”，该步骤提出利用钢铁厂钢材轧机一火次轧造出TC4钛合金宽厚板，宽厚板的尺寸领域为：宽度3500-4500mm、厚度30-60mm、长度6000-12000mm，不必要专门添置专用轧钛合金设备，在钢铁厂轧钢间隙穿插出产即可，既实现了高效能出产，又能够低成本一火成材。

西部金属资料股份有限公司颁布了“一种超大规格钛合金管材的造备步骤”，该步骤将多个钛合金坯料单元顺次进行轴向叠层、点焊、真空封焊和热等静压，得到超大规格钛合金坯料，再将坯料经过铸造、冲孔、挤压后获得超大规格制品钛合金管材，该步骤可实现Φ600-1300mm超大规格钛合金管材的造备。

3.2低成本造备技术

海洋工程设备出格是舰船用钛材的另一个特点是用量大，资料及其构件的造备成本高会影响舰船的造价，这也是限度钛材在海洋工程领域利用的一大成分。导致钛材价值高的重要原因一个是原资料出产成本高，另一个是钛构件的加工流程长、难加工等。传统的海绵钛选取镁还原法，即用镁还原TiCl4造备海绵钛，这种工艺拥有能耗高、出产周期长、必要大量金属镁作为还原剂等特点，导致海绵钛出产成本高。近些年关于海绵钛提取的新工艺也有大量的钻研，蕴含剑桥法、电解法等，但均由于各类原因导致其工业化出产难度较大，各大海绵钛出产厂家依然以Kroll法造备海绵钛。而即便同样是选取Kroll法，与国表的全流程海绵钛出产工艺相比，国内普遍选取的是半流程出产工艺，出产成本更高。近年来，各大海绵钛出产厂家也在积极兴建全流程出产线，这将有利于国内海绵钛出产成本的降低。另表，我国高端钛材产品要求选取金红石型钛精矿，而我国钛精矿对国表依赖度极度高，这也是影响高品质海绵钛成本的又一成分。针对这一问题，我国已经立项发展了选取国产钛矿造备高品质海绵钛的工程化利用钻研工作，该项主张实现将有望提高我国海绵钛的品质并降低其成本。

宝鸡钛业股份有限公司在EB炉熔炼和增长返回料熔炼方面的钻研起步较早，在单次EB熔炼TC4、TA17钛合金扁锭时，块状返回料增长比例达70%-80%，铸锭成分可达尺度要求。在EB+VAR熔炼方面也堆集了大量的工业出产和尝试数据。云南钛业股份有限公司选取EB单次熔炼纯钛铸坯无铸造直接轧造成卷带，与传统迪胙卷带造作技术相比，取缔了铸造工序，出产成本降低了20%左右；选取VAR+EB双联法熔铸TC4钛合金，其熔炼成本与两次VAR熔炼相比，成本降低了10%左右；选取VAR+EB工艺获得TA31（Ti80）钛合金圆形铸锭，通过铸坯直接斜轧穿孔造备出了Ф538mm×30mm大口径无缝管，管材经过900℃/1h/空冷退火处置后，抗拉强度为892MPa，屈服强度为825MPa，延长率为11%，机能达到了传统锻坯工艺造管水平。铸坯直轧工艺省掉了多火次铸造及中央建磨工序，造坯周期缩短，原料到管坯的成材率提高约10%，加工成本降低约30%。

除了从钛的冶金过程方面降低成本表，还有3个蹊径能够降低钛材的价值，第一种是在合金成分里面增长廉价合金元素，或是用廉价的元素代替昂贵的元素，好比选取Fe元素包办TC4里面的V元素等。西北院早期选取Fe-Mo中央合金包办TC4里面的V元素而设计了Ti8LC和Ti12LC合金，近期新研发了Ti-6432、Ti6411等低成本钛合金；漯河工业大学通过增长Fe，B等元素开发出了Ti-2Fe-0.1B、Ti-3Al-3.5Fe-0.1B等低成本钛合金；宝鸡钛业股份有限公司开发了Ti-3111、BTi31、BTi-341、TC4LCA等多个低成本钛合金商标。第二种步骤是通过缩短钛材造备流程来降低成本，好比选取EB造备扁锭再直接轧造成板材，省略了传统的选取VAR熔炼圆铸锭再铸造成板坯的工序；选取热连轧造备管材，缩短了管材的造备流程并削减了繁多的中央工序所造成的损耗，从而降低管材的造作成本等。第三种步骤是通过利用回收料来降低原资料的成本，选取EB熔炼或EB+VAR混合熔炼的方式来实现对残废料的回收。大量实际批注，通过增长廉价合金元素来降低钛材构件成本的成效有限，因而近年来钻研的沉点聚焦于通过增长返回料和缩短加工流程来达到降低成本的主张。

西北院依附国度预研项目，发展了海水管路用钛合金低成本铸锭造备技术钻研工作，选取返回料+EB+VAR的步骤造备出了低成本的Ti75合金铸锭，对铸锭横截面选取9点分析法进行成吩旖均性分析，了局批注铸锭成吩旖均性优良；依附国度沉点研发打算项目，发展了基于大量返回料利用的低成本钛合金资料设计及高效短流程技术开发，开发的Ti6411和Ti-6432低成本钛合金返回料利用率超过95%，深刻钻研了这两种合金的强韧化机理及侵蚀行为，获得的双态组织Ti-6432合金棒材拥有优良的强韧性匹配，在抗拉强度1245MPa时冲击功可达34J。项目组通过产业化高效短流程出产试造的Ti6411合金超宽幅中厚板拥有优良的强韧性匹配，屈服强度大于930MPa，延长率大于10%，断裂韧性大于80MPa?m-2，应力侵蚀断裂韧性大于60MPa?m^-2。

3.3能源设备用钛合金无缝管造备技术

随着能源开发向极地和海洋拓展，钛合金油井管的优势越来越显著，成为高温、高压、强侵蚀等刻薄环境钻选取管材的首选资料。国表针对钛合金油井管的造备技术较为成熟，选取热挤压、热轧、冷轧等工艺造备无缝管材均已实现工业化出产。凭据我国SY/T6896.3-2016《石油天然气工业特种管材技术规范第3部门：钛合金油管》中对钛合金油管的造作工艺要求，钛合金油井管均是无缝管，其出产工艺重要有热挤压+定（减）径（简称热挤压）、热挤压/斜轧穿孔+冷轧（简称冷轧）、斜轧穿孔+斜轧轧管/连轧轧管+定（减）径（简称热轧）。热挤压工艺适合造备直径较幼、长度短的管材，大规格高强钛合金无缝管材对挤压设备能力要求较高，大型挤压机可实此刻（α+β）相变点以下温度挤压管材，在管材组织机能调控方面拥有优势，但挤压管表表质量较差，再加上挤压过程必要铜包套，造备工序复杂、流程长、成本高；冷轧出产工艺造备的管材表表质量好、尺寸精度高，最大的弊端是由于钛合金冷成型差、易开裂、每路次轧造变形量幼、必要屡次轧造和中央退火处置，导致加工周期长、能耗高、成材率低；热轧方式是目前高强钛合金无缝管材造备选取较多的工艺，拥有流程短、效能高档特点，但因斜轧穿孔多在（α+β）相变点以上温度进行，使得管坯的晶粒尺寸粗壮，通过后续轧造及定径实现显微组织的藐幼均匀节造较作难题，因而全流程调控管材的组织机能是该工艺的关键。

国内宝鸡钛业股份有限公司、西北院、宝钢集团有限公司、天津钢管集团股份有限公司、七二五所、忠世高新资料股份有限公司等均在钛合金无缝管造备方面发展了大量的钻研工作。宝鸡钛业股份有限公司研造出产的油气开选取TC4S合金高机能挤压管齐全满足API5CT中P110钢的机能指标，已成功交付并使用。依附国度沉点研发打算课题，选取“挤压+温轧”和“挤压+机加”两种加工工艺试造了TC4钛合金无缝管材，从整体力学机能上比力，“挤压+温轧”工艺造备的TC4钛合金无缝管材更为优异；但“挤压+温轧”工艺在现实出产过程中不变性较低，过程节造难点多，加工难度较大。“挤压+机加”造成的资料损失较大，资料成本较高，出产同样长度的制品管材必要较长的挤压锭坯。

西北院、天津钢管集团股份有限公司、西北工业大学等单元在国度沉点研发打算项主张支持下，利用天津钢管集团股份有限公司的三辊连轧机，发展了高强韧Ti90合金无缝管材的研造工作。选取数值仿照软件，对钛合金在斜轧穿孔、轧造、张力减径过程中的金属流变行为、温度场、应力应变场散布等进行了仿照仿真。通过对斜轧穿孔-轧造-定径全流程数值仿照，获得的管材尺寸及表形特点等仿照了局与现实管材张力减径后的头尾部表形特点高度吻合，有效地领导了热连轧工艺参数调控。选取Ф210mmTi90合金棒坯，通过热连轧成功造备出单支长度超过30m的超长高强韧Ti90钛合金无缝管材，初次实现了900MPa级高强韧耐蚀钛合金油管的工业化造备。管材经过双沉退火热处置后的显微组织由藐幼的等轴α相、短棒状α相及β转变组织组成，管材室温屈服强度可达925MPa，延长率为18%，冲击功可达58J，且在720h硫化物应力开裂试验过程中未产生断裂，通过了NACETM0177-2016A法试验，达到了130Ksi强度级此外力学机能要求。

4、存在的问题

(1)不足对深；肪忱玫母咔咳皖押辖鸬纳羁套暄，对资料及构件在服役前提下的失效大局及机理尚不明显，仍需加大对合用于海洋刻薄环境的高耐蚀高强韧钛合金及增材造作用钛合金的研发。

(2)增长返回料是降低大规格钛合金构件出产成本的有效蹊径，但目前针对该类产品的评价尺度缺失，有待堆集更多的数据，形成低成本钛合金大规格构件的评价步骤。

(3)目前超大规格钛构件造备受限于设备能力，选取钢厂设备不能满足钛合金的变形工艺需要，钛合金无缝管材造备受管坯尺寸、管材规格和轧造孔型的限度，对轧造过程中变形速度、变形量等无法有效调控，使得钛材的机能潜力不能充分阐扬，对制品质量的节造难度大，并且试造机遇少、试错成本高，导致研造成本高，技术突破周期长。

(4)与舰船用钛材配套的有关技术研发落后，出格是大型结构件的焊接技术、残存应力节造技术、表表处置技术等，还需加大研发力度。

(5)对舰船及能源设备用钛合金资料的合金成分-加工工艺-组织-机能之间的定量关系钻研不及。

(6)舰船及能源设备用钛合金大规格板材、管材等的探伤、残存应力等检测技术必要进一步提升。

5、结语

近年来我国在舰船与能源设备用钛方面从资料到工程利用均发展了较多的研造工作，国度也以各类大局立项赐与支持，钻研人员在舰船及能源开选取钛合金成分设计、大规格构件造备、无缝管材造备等各个方面进行技术攻关，获得了显著的成就。钛合金作为“海洋金属”，其宽幅化、大单沉化造备技术的突破，标志取我国已突破深海设备资料“卡脖子”困局，为万米级载人潜器、海底空间站等沉大工程奠定了基础。热连轧拥有效率高、流程短等特点，是发展潜力较大的无缝管造备技术，但目前借用钢管出产线设备不能满足钛合金的变形设置要求，而是资料去姑息设备，导致不能充分阐扬钛材的机能潜力，若能针对钛材特点配置专有设备会获得更高品质迪胙无缝管材。随着海绵钛出产成本的降低及返回料增长技术的突破，再加上工程利用方面的经验堆集，钛材成本将会大幅降低，后续钻研需关注低成本钛合金在能源开采设备中的规；，通过短流程熔炼近净成形技术降低全性命周期碳排放，将越发有利于钛材在海洋工程领域的推广利用。因而，亟需加大发展与舰船及能源设备用钛材利用相匹配的配套技术的研发，从整体上提升钛材利用的配套技术能力，也进展国内各钻研院所及利用单元共同致力，加快发展能源开采设备用钛合金无缝管材的利用评价工作，形成能源设备用钛无缝管材的出产系统，从而推动钛材在海洋工程领域的进一步利用。

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