钛材
钛材|全球工程与招采用货一站式解决方案
一、产品定位与适应范围
• 覆盖形态:板卷(ASTM B265)、棒材与坯料(ASTM B348)、无缝管与换热器管(ASTM B338、ASTM B861)、焊接管(ASTM B862)、对焊管件(ASTM B363)、锻件(ASTM B381)、焊丝与线材(ASTM B863)、钛—钢复合板(爆炸复合或轧制复合,按项目技术条件)。
• 常用材质与代表牌号:工业纯钛(Grade 1、Grade 2、Grade 3、Grade 4)、钛合金 Grade 5(Ti-6Al-4V)、Grade 23(ELI 低间隙等级)、Grade 7 与 Grade 16(钯改性耐强氧化介质)、Grade 9(Ti-3Al-2.5V,薄壁管用)、Grade 12(Ti-0.3Mo-0.8Ni,耐缝隙腐蚀及耐海水)、其他工程常用合金按项目提供。
• 典型行业场景:海水与卤水系统、海工与海上风电、化工与氯碱、纸浆与造纸漂白段、电站冷凝器与换热器、盐化工与湿氯体系、制药与食品介质侧非污染构件、航空航天结构与传热部件、医疗器械与植入(如需,按 ASTM F67、ASTM F136 或 ISO 5832 系列)。
• 边界提示:钛材长期服役温度通常不宜超过约 315 ℃(按牌号与工况评估);强还原性酸与强缝隙环境需专项相容性核算。
二、标准矩阵(下单与验收的主干标准)
• 美标与锅炉规范:ASTM B265(板卷)、ASTM B348(棒材与坯料)、ASTM B338(换热器与冷凝器用钛管)、ASTM B861(通用无缝钛管)、ASTM B862(通用焊接钛管)、ASTM B363(钛对焊管件)、ASTM B381(钛锻件)、ASTM B863(钛及钛合金线材与焊丝)。ASME 对应前缀“SB-”。说明:ASTM B337 已被 B861、B862 体系所取代。
• 国际与欧标配套:EN 10204(材质证明 3.1、3.2)、PED 2014/68/EU(如用于压力设备)、NACE MR0175/ISO 15156(湿硫化氢环境相容性声明,视工况)、ISO 5832(医用钛与钛合金,用于医疗场景)、项目可补充 AMS(航空材料规范)与客户专用规范。
• 日标参考(按项目协商):JIS H 4600(钛及钛合金板、带、板材)、JIS H 4601(钛及钛合金棒与线)。管材场景以 ASTM B338、B861、B862 为准。
三、场景—材料—标准—尺寸映射(采购直达)
1)海水冷却与海工循环水(含高氯离子)
• 首选材料:Grade 2 或 Grade 12;强氧化工况或消毒剂富集部位选用 Grade 7 或 Grade 16。
• 标准与形态:换热器管按 ASTM B338;通用管按 ASTM B861/B862;管件按 ASTM B363;法兰/环件按 ASTM B381。
• 典型尺寸:换热器管外径 12.7–25.4 毫米,壁厚 0.5–2.0 毫米,长度 6–12 米;通用管可扩展至外径 21.3–610 毫米(按项目)。
2)化工与氯碱、湿氯与二氧化氯、漂白段
• 首选材料:Grade 7(Ti-0.15Pd)、Grade 16(Ti-0.05Pd),兼顾 Grade 12 经济性方案。
• 标准与形态:板卷按 ASTM B265;设备换热管按 ASTM B338;焊材按 ASTM B863。
• 典型尺寸:板厚 2–25 毫米常用,宽度 1000–2000 毫米;管外径 12.7–38.1 毫米。
3)电站冷凝器与各类换热器
• 首选材料:Grade 2、Grade 12;特殊腐蚀段可用 Grade 7/Grade 16。
• 标准与形态:ASTM B338(换热器管);接管与歧管按 ASTM B363、B381。
• 典型尺寸:外径 12.7–25.4 毫米,壁厚 0.5–1.65 毫米,U 型或直管,长度 6–18 米(按机组)。
4)薄壁高压配管与仪表管路
• 首选材料:Grade 9(Ti-3Al-2.5V,成形与强度平衡优良)。
• 标准与形态:ASTM B338、ASTM B861。
• 典型尺寸:外径 6–25 毫米,壁厚 0.5–2.0 毫米。
5)高强轻量结构件与紧固件毛坯
• 首选材料:Grade 5(Ti-6Al-4V)、Grade 23(ELI)。
• 标准与形态:棒材与锻件按 ASTM B348、B381;精锻件按图纸。
• 典型尺寸:棒材直径 8–200 毫米,锻件按图。
6)食品与制药介质侧非污染构件
• 首选材料:Grade 2、Grade 12;必要时加抛光或电化学抛光。
• 标准与形态:板卷 B265、管材 B338;文件按客户卫生规范补充要求。
7)医疗与植入级(如项目要求)
• 首选材料:Grade 4、Grade 23(ELI)。
• 标准与形态:ASTM F67、ASTM F136、ISO 5832 系列;表面与纯净度按医疗规范。
• 典型尺寸:棒材直径 6–60 毫米为常见。
四、规格范围与公差(按标准验收)
• 板卷(ASTM B265):厚度 0.5–60 毫米(更厚按锻轧)、宽度 1000–2000 毫米、长度 2–12 米;尺寸与平整度公差按 B265。
• 棒材(ASTM B348):直径 6–300 毫米,长度 2–6 米;尺寸与直线度公差按 B348。
• 换热器与冷凝器管(ASTM B338):常用外径 12–38 毫米、壁厚 0.5–2.0 毫米、长度 6–18 米;外径、壁厚、椭圆度与直线度公差按 B338。
• 通用无缝与焊接管(ASTM B861/B862):外径 21.3–610 毫米、长度 6–12 米;公差按各自条款。
• 管件与锻件(ASTM B363、ASTM B381):尺寸按图纸或配合 ASME B16.9/B16.5 的外形要求;NDE 与尺寸允差按标准及订单。
• 焊丝与线材(ASTM B863):常用线径 1.2–4.0 毫米;化学、力学与尺寸公差按 B863。
五、制造流程与关键控制
• 熔炼:工业级采用真空自耗重熔(VAR)或真空感应熔炼加重熔(VIM+VAR);医疗与航空件按客户专用路线。
• 变形与热处理:热轧/锻造→固溶退火或再结晶退火→酸洗钝化;Grade 5/Grade 23 等对显微组织与氧氮氢杂质(O、N、H)有严格窗口。
• 焊接与成形:惰性气体保护,清洁度与氢吸收控制;薄壁弯管按成形减薄率与椭圆度窗口。
• 表面与清洁:去游离铁与污染物,关键换热内表面可提供低粗糙度与清洁度记录。
六、质量检验与文件
• 化学与气体元素:按牌号规定并检验 O、N、H 含量。
• 力学性能:屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度;必要时低温冲击或持久。
• 无损检测(NDE):管材水压或气密逐支;必要时氦检;锻件与环件超声(UT)。
• 腐蚀与相容性:按项目补充(如海水侧实际介质评价);内表面清洁度与残留可提供记录。
• 文件:EN 10204 3.1 或 3.2 材质证明,热处理曲线,NDE 报告,必要的 PED 或 NACE 合规声明。
七、供货形态与包装
• 形态:板卷、棒与锻环、无缝/焊接管、换热器 U 型管、对焊管件、异形锻件、焊丝。
• 包装:端帽、防潮膜与干燥剂、单件防擦伤隔离;与碳钢分区存放与运输,避免电偶腐蚀与表面污染。
• 标识:牌号、状态、尺寸、炉号/批号、净重、标准与版次、追溯二维码(如需)。
八、订货要点(RFQ/PO 直接复用)
1)标准与版次:示例“ASTM B338-2024、ASTM B265-2023”等。
2)牌号与状态:示例“Grade 2 退火”“Grade 7 退火”“Grade 5 退火”“Grade 23 ELI”。
3)形态与尺寸:如“管材 外径×壁厚×长度”或“板卷 厚度×宽度×长度”,并注明允许公差等级。
4)检验与试验:水压/气密/氦检覆盖、超声探伤比例、气体元素与清洁度要求。
5)介质与工况说明:氯离子、氧化剂、温度、流速、允许压降与设计寿命,用于选材与腐蚀裕量核算。
6)文件与见证:EN 10204 3.1/3.2,必要时第三方见证与 PED/NACE 声明。
7)表面与包装:内外表面状态、粗糙度目标、单支/托盘包装与运输限制。
九、选材指南(快速路径)
• 海水与卤水循环水:Grade 2 或 Grade 12;富氧化剂部位用 Grade 7/Grade 16。
• 化工强氧化段(湿氯、二氧化氯):优先 Grade 7/Grade 16。
• 薄壁高压与成形件:Grade 9。
• 高强轻量:Grade 5;要求更高韧性用 Grade 23(ELI)。
• 换热器与冷凝器:Grade 2/Grade 12 的 B338 管。
• 医疗与植入:按 ASTM F67、ASTM F136 或 ISO 5832 指定。
十、采购、施工与运行维护风险提示
• 标准替代误用:避免以已被取代的 ASTM B337 作为订货依据,通用管请参照 B861/B862。
• 电偶腐蚀:钛与碳钢、铜合金连接处需绝缘套件与阴保协调,避免缝隙与滞液。
• 缝隙腐蚀控制:法兰垫片、支撑结构与壳程积垢导致的局部缝隙需在设计与维护中消除。
• 氢吸收与脆化:酸洗与焊接工序控制氢吸收;按牌号氢含量限值交付。
• 使用温度:按牌号与环境评估长期上限温度;高温含氯氧化剂或干氯需谨慎。
十一、代表性规格行(可直接引用)
• 换热器直管:
“钛管,ASTM B338,Grade 2,外径 19.05 毫米×壁厚 1.24 毫米×长度 9.14 米,退火;逐支水压或气密;内外表面清洁度记录;材质证明 EN 10204 3.1。”
• 冷凝器 U 型管:
“钛 U 型管,ASTM B338,Grade 12,外径 25.4 毫米×壁厚 1.65 毫米,退火;弯曲减薄率与椭圆度按图纸;两端毛刷清洁与封帽;3.1 证书。”
• 海水支路法兰与环件:
“钛锻件,ASTM B381,Grade 7,法兰毛坯与环件按图;UT 覆盖 100%;酸洗与钝化;EN 10204 3.1。”
• 化工塔内件板材:
“钛板,ASTM B265,Grade 16,厚度 6 毫米×宽度 1500 毫米×长度 6000 毫米;退火+酸洗;平整度按 B265;3.1 证书。”
• 薄壁仪表管:
“钛管,ASTM B338,Grade 9,外径 12 毫米×壁厚 1.0 毫米×长度 6 米;退火;外径与壁厚公差按 B338;逐支气密;3.1 证书。”
十二、全球代表性生产商(按字母序,示例)
• Alleima(含钛换热器管产品线)。
• ATI(含钛板、棒与管材)。
• BAOTI 宝钛集团(板、棒、管与锻件全流程)。
• Fine Tubes/Superior Tube(AMETEK 集团,精密钛管)。
• Kobe Steel(神户制钢,钛材与管材)。
• Nippon Steel Titanium(日铁钛材,板卷与表面工程)。
• Perryman Company(棒线与线材)。
• TIMET(Titanium Metals Corporation,板、棒、管与锻件)。
• Western Superconducting/Western Metal Materials(中国,棒、锻件与管)。
说明:不同厂家在熔炼路线、可供尺寸与质控窗口存在差异,订货以制造商数据与合同条款为准;部分地区与牌号受出口管制与合规约束。
钛材(管、板、管件/法兰)|技术版说明
1) 产品定义与适用范围
• 钛材包含工业纯钛(CP-Ti)与钛合金(α、近 α、α+β、β型)。
• 供货形态:管(tubing/pipe)、板带卷 / 原平板(sheet/plate/coil)、棒丝锻件、管件与法兰。
• 适用行业:海水/卤水系统、化工强腐蚀段、能源冷凝/换热、航空航天、医疗与超洁净等。
2) 标准体系(含国标;按产品形态分组)
• 管(工业管与换热器管)
• ASTM B338 / ASME SB338:钛及钛合金换热器 / 冷凝器用管(tubing,无缝或焊接)。
• ASTM B861 / ASME SB861:钛及钛合金无缝管(pipe)。
• ASTM B862 / ASME SB862:钛及钛合金焊接管(pipe)。
• GB/T 3624:无缝钛及钛合金管。
• GB/T 3625:钛及钛合金冷轧/冷拔或焊接-轧制管(常用于换热器/压力用途)。
• 板带卷
• ASTM B265 / ASME SB265:钛及钛合金板、带、箔。
• GB/T 3621:钛及钛合金板、带材。
• 棒 / 丝 / 锻件
• ASTM B348:钛及钛合金棒、坯。
• ASTM B863:钛及钛合金丝材。
• ASTM B381 / ASME SB381:钛及钛合金锻件(含法兰毛坯)。
• (国标配套:GB/T 2965 钛棒材;GB/T 16598 钛锻件;按最新版执行)
• 管件与法兰
• ASTM B363 / ASME SB363:钛对焊管件(弯头、三通、异径等)。
• ASME B16.9 / B16.5 / B16.47:几何与压力等级(法兰按 B16.5/B16.47,钛材质按 B381)。
• 医疗与航空(如涉及)
• 医疗:ASTM F67(CP-Ti)、ASTM F136(Ti-6Al-4V ELI)、ISO 5832-2/-3/-11。
• 航空:AMS 49xx/49xx-ELI(依牌号),焊接可参考 AWS D17.1、ISO 15614-5。
注:质量证明书统一按 EN 10204 3.1/3.2;项目如涉 PED/ASME BPVC/船级社,增列相应法规条款。
3) 材料与牌号(UNS/常用特性)
• 工业纯钛(CP-Ti):
• Gr.1(UNS R50250):最低强度、成形性最佳、耐蚀优,薄板冷成形优选。
• Gr.2(UNS R50400):工程常用,强度-成形-耐蚀均衡。
• Gr.3/Gr.4(UNS R50550/R50700):强度逐级提高,冷成形性下降。
• 钯改性耐蚀钛:
• Gr.7(UNS R52400)/Gr.11(UNS R52250)/Gr.16(UNS R52402)/Gr.17(UNS R52252):微量 Pd,提升缝隙/还原介质耐蚀性。
• 耐热/还原介质增强:
• Gr.12(UNS R53400,Ti-0.3Mo-0.8Ni):耐热卤水和部分还原性介质优于 Gr.2。
• α+β 合金(结构承压与减重):
• Gr.5(UNS R56400,Ti-6Al-4V):最通用的高比强度结构合金。
• Gr.23(UNS R56401,ELI):低间隙版(医疗/低温韧性要求)。
• Gr.9(UNS R56320,Ti-3Al-2.5V):薄壁航空管路、冷加工成形好。
温度经验(工程常用):CP-Ti 推荐长期 ≤约 315 °C;Gr.5/Gr.9 ≤约 400 °C;更高温用近 α 耐热钛合金并专项论证。
4) 规格与公差(以标准条文为准的“范围+引用”做法)
• 换热器/冷凝器管(ASTM B338):外径常见 6–38 mm;壁厚 0.5–2.0 mm;长度 3–12 m;OD/WT/直线度/椭圆度按 B338。
• 工业管(B861/B862):外径常见 25–610 mm;壁厚 2–25 mm;长度 6–12 m;公差按 B861/B862。
• 板(B265/GB 3621):厚 0.5–60 mm(更厚可协议),宽 ≤2000 mm(或更宽按机组),长度 ≤6000–12000 mm;厚度/平直度/剪切公差按 B265/GB 3621。
• 棒(B348/GB/T 2965):直径 6–400 mm 常见,长度 2–6 m;直线度/椭圆度按标准。
• 锻件(B381):环件/饼件/轴类、法兰坯;超声级别按订单约定。
• U 型管(如涉及):几何参数 R、a、lg、Smin、偏平/减薄等按 TEMA RCB-2.31 配合材料标准执行。
5) 制造流程与关键控制点(KCP)
• 熔炼与坯料:VAR/EB 二次熔炼 → 开坯锻造 → 缺陷探伤 → 去缺陷。
• 无缝管(B861/B338):热挤穿孔 → 冷 Pilger/冷拔多道次减薄(中间退火) → 矫直定径。
• 焊接管(B862/B338):卷制成形 → GTAW/激光焊(内外全程惰性保护)→ 焊后退火 → 定径矫直。
• 板带:热轧 → 冷轧(薄料)→ 退火/固溶 → 去氧化皮与 α 壳层 → 平整。
• 管件/法兰:自由/模锻或环轧 → 热处理(N/T/Q+T 或固溶)→ 机加工 → NDT。
• 表面与清洗:受控硝-氢混酸酸洗,时间/温度窗口严控,必要时脱氢/去应力。
• 焊接要点:背面充氩、内壁清洁干燥、热输入与层间温度控制、焊缝色相验收(银/稻草 OK;蓝/黑 NG)。
• 交叉污染:禁用碳钢丝刷/砂轮;工装、夹具、抛丸料分区专用。
• 机加安全:钛切屑可燃,配置 D 类灭火器,严禁水灭。
6) 质量与检测(ITP 摘要)
• 化学与纯净度:光谱 + O/N/H 间隙元素;锭/坯低倍 + UT。
• 力学:拉伸、硬度(必要时冲击/持久/蠕变)。
• 尺寸与几何:OD/WT/ID、椭圆度、直线度、板形平整度。
• NDT:
• B338(tubing)→ ECT(涡流)/UT;
• B861/B862(pipe)→ 全长 UT/ECT;焊管焊缝 100% RT/UT/ET;
• B381(锻件)→ 100% UT 建议二级及以上。
• 压力试验:换热器/工艺管逐支水压或气密(按标准/图纸)。
• 表面与α壳层:外观、粗糙度、α壳层彻底去除的工艺与记录。
• 文件:EN 10204 3.1/3.2,热处理曲线、NDT/水压、PMI、焊接程序(WPS/PQR)、清洗与色相记录。
• 第三方:按需 TÜV / SGS / LR / BV / DNV 见证。
7) 工况 → 材料/标准 快速选型(文本映射)
• 海水 / 卤水冷却与淡化:Gr.2(B338/B861) 经济;缝隙/停滞或阴极保护叠加场合选 Gr.16/Gr.7(Pd)。
• 热卤水 / 还原性介质:Gr.12(B861/B265) 优于 Gr.2。
• 强氧化性酸(如 HNO₃):Gr.2/Gr.7。
• 结构承压与减重:Gr.5(B265/B348/B381);低温/医疗优选 Gr.23(ELI)。
• 薄壁航空管路:Gr.9(B338/B861)。
• 医疗植入/纯净系统:ASTM F67(CP-Ti)/F136(Ti-6Al-4V ELI),内表面 BA/EP。
• 不宜/慎用:HF/强还原含氟体系、干燥氯气高温段(有自燃/强腐风险)→ 改选锆/镍基并专项验证。
8) 施工与风控要点(材料用于施工的质量与风险控制)
• 绝缘与电偶腐蚀:钛与铜/碳钢在海水中电偶风险大,法兰处用绝缘垫片/套管,管道支撑处绝缘隔离。
• 垫片:优先 PTFE/改性 PTFE 或非导电垫;避免石墨直接裸露接触(需隔离层)。
• 焊后处理:酸洗钝化后彻底漂洗干燥;必要时脱氢或去应力。
• 焊缝色相:执行项目色相接受准则(银/稻草可接受;蓝/黑拒收并返修)。
• 清洁度:换热器/UHP/医疗管线无油、无颗粒(可纳入粒子与残留碳氢限值)。
• 阴极保护:电位过负可能致氢吸收,设定 CP 管理窗口。
• 机加工与火灾:干式高速切削易引发着火;配 Class D 灭火器,金属粉尘按危险废弃物管理。
• 物流包装:无氯包装材料,端部封帽 + 干燥剂,长途海运加防盐雾措施。
9) 订购要点(BOM / RFQ 清单)
1. 标准 + 材质:示例 ASTM B338 Gr.2(换热器管)/ ASTM B861 Gr.12(工艺无缝管)/ ASTM B363 WP-Gr.2(管件)/ ASTM B381 F-Gr.2(法兰)。
2. 尺寸与公差:管 OD × WT × L,板 t × W × L;直线度/椭圆度/平整度公差等级。
3. 供货状态与内表面:酸洗(AP)/光亮退火(BA)/电抛光(EP)。
4. 检验与文件:水压/气密、ECT/UT/RT、PMI、α壳层记录、EN 10204 3.1/3.2,是否第三方见证。
5. 焊接与装配:WPS/PQR、背面充氩、色相判级标准。
6. 工况:介质(Cl⁻/pH)、温压、腐蚀裕量或允许腐蚀速率、设计寿命。
7. 包装与标识:端帽/干燥剂/覆膜、条码追溯、装卸方向、防潮与海运防护。
10) 全球主要钛材生产与加工单位(示例性名录,按字母序;下单前请核验资质/范围)
• 海绵/锭/熔炼与板棒材(集成或主力):ATI Specialty Alloys & Components(美国)、BAOTI 宝鸡钛业(中国)、Howmet Aerospace / Arconic-RTI 体系(美国,锻件/环件)、KOBE STEEL(日本)、NIPPON STEEL(日本,TranTixxii 板)、Osaka Titanium Technologies(日本)、TIMET Titanium Metals(美国,PCC 旗下)、Toho Titanium(日本)、UKTMP(哈萨克斯坦)、VSMPO-AVISMA(俄罗斯)、Western Superconducting Technologies 西部超导(中国)。
• 管与换热器管(部分覆盖不锈/镍/钛):Alleima(瑞典,原 Sandvik)、BAOTI(中国)、Fine Tubes(英国)/Superior Tube(美国)、KOBELCO(日本)、TIMET(美国,部分规格)。
• 锻件/环轧与航空锻造:Aubert & Duval(法国)、Galperti / Melesi / Metalfar / Forgital(意大利)、Howmet Aerospace(美国)、VSMPO-AVISMA(俄罗斯)、ULMA Forged Solutions(西班牙)、定襄锻造产业群(中国)。
• 加工集群与服务中心:“中国钛谷”宝鸡产业集群(板/管/棒/管件全链)、Supra Alloys(美国)、NeoNickel(欧盟/英国)、ThyssenKrupp Materials NA(北美)、VSMPO-Tirus(分销网络)。
说明:国际贸易环境与资质会随时间变化,招采前请审核 ISO 9001/14001/45001、AS9100、PED、ASME、船级社等证书及近三年同类项目业绩;关注出口管控与制裁清单合规。
11) 易错点与风控清单
• 将 B337 仍用于无缝管(应改 B861);将 B862 与 B338 混用(前者为 pipe,后者为换热器 tubing)。
• 焊接未做背面充氩或色相超限仍放行。
• α壳层未彻底去除;酸洗窗口失控导致氢吸收。
• 与铜/碳钢直接搭接未做电绝缘,海水中电偶腐蚀失效。
• 选材把 Gr.2 用于热卤水/还原场景(应选 Gr.12 或 Pd 系)。
• 采购未明确EN 10204 证书、第三方见证、NDT 等级;文件追溯不闭环。
• 包装用含氯材料;海运未做防盐雾;端口未封帽、未干燥。
12) 规格行示例(可直接拷贝进技术协议/招标文件)
• 示例 A(换热器 U 管):
“ASTM B338 Gr.2,外径 19.05 mm,壁厚 1.24 mm,长度 9 m,U 弯按 TEMA RCB-2.31(R、lg、Smin 提供计算);100% ECT + 水压;内表面 BA;证书 EN 10204 3.1(附水压/ECT/PMI/酸洗记录)。”
• 示例 B(工艺无缝管):
“ASTM B861 Gr.12,外径 168.3 mm(NPS 6″),壁厚 6.35 mm(Sch 20 近似),长度 6 m,UT 全长;端部 BE;WPS/PQR(背面充氩);证书 3.2(第三方见证)。”
• 示例 C(法兰/管件):
“ASTM B381 F-Gr.2 法兰,ASME B16.5 Class 150 WN RF,NPS 8″,RF 粗糙度 125–250 AARH;100% UT(2 级);密封面覆护。
ASTM B363 WP-Gr.2 LR 弯头 90° DN200,壁厚匹配 B861 管;酸洗去色;证书 3.1。”
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