钛设备在化工中的应用例子:对苯二甲酸是工业上通过对二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物无论在高温氧化或低温氧化条件下都存在高温腐蚀,在135℃以上介质中,316L不锈钢经几十小时即发生点蚀。故设计规范规定在135℃以上必须使用钛材。北京石化总厂引进了一整套钛设备,包括16个氧化反应器、溶剂脱水塔、加热器、冷凝器和再沸器。南京扬子石化公司引进年产45万吨对苯二甲酸装置,有56台钛设备和大量钛管道阀门。上海石化总厂引进的氧化反应釜高32m,上直径4m,下直径5.3m,容积为505m,设备自重达175t。钛的使用效果非常好,推广应用前景广阔。乙醛氧化为乙醛,乙醛氧化为乙酸,丙烯氧化为丙酮,除原料及产物有一定的腐蚀性外,主要腐蚀介质为催化剂,其中钛翅片管厂家生产的不锈钢腐蚀速度较快,钛则具有较好的耐蚀性。早在1963年,钛就在美国成功地应用于乙烯氧化制乙醛。我国的乙烯氧化制乙醛装置已于1976年投入使用,至今钛设备的运行情况良好。在国外,有衬钛反应器高达9.6米,直径3米,有换热器,催化剂再生塔,乙醛溶液冷却器等11个钛设备。中国自20世纪80年代以来,上海和吉林分别引进了国外乙烯氧化乙醛的成套设备,其中许多设备和泵阀等由钛制成。与不锈钢相比,它们具有明显的优势,钛翅片管厂家使用效果非常令人满意。丙烯氧化成丙酮设计,钛设备有12台,每年生产3万吨丙酮装置,钛设备可达40吨。
真空成形,钛管对零件壁厚薄、表面亮度要求高、氢脆敏感性强的β型钛合金,真空成形。真空成形不一定需要昂贵的真空加热设备。只要在坯料和模具的上下型腔之间形成密封的空间,在加热过程中,特别是在从400℃以上到成形温度期间,上下型腔中的空气被真空单元逐渐抽出,模具的上下型腔之间的相交程度达到10(-3)托以上,并且在成形过程中通过切断管子和充入氩气可以达到成形目的。钛翅片管厂家将方法用于钛箔波纹板的成形,取得了满意的效果。当真空度控制在10^(-3)乇时含氢量低于标准要求,当真空度达到10^(-5)乇时可得到光亮的表面的零件。另外,对于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,钛翅片管厂家也可采用真空充氩保护方法在球形气瓶成型过程中进行这方面的测试,效果也较好。
一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富钛偏析和条状α偏析外,较危险的是间隙型α稳定偏析(I型α偏析),钛翅片管厂家的产品其周围常伴有细孔、裂纹,含氧、氮等气体,脆性较大。富铝型α稳定偏析(II型α偏析)也伴有裂纹和脆性,构成危险缺陷。二、夹杂物是由高熔点和高密度金属夹杂物引起的缺陷,钛翅片管厂家生产的产品是由钛合金成分中的高熔点、高密度元素熔化不充分而留在基体中(如钼夹杂物)形成的,也有冶炼原料(特别是回收料)中混入的硬质合金工具碎片或电极焊接工艺不当(钛合金冶炼一般采用真空自耗电极重熔法),如钨极电弧焊,留下钨夹杂物、钛夹杂物等高密度夹杂物。夹杂物的存在很容易导致裂纹的发生和扩展,因此不存在缺陷(例如,在苏联1977年的数据中,为了对钛合金进行X射线检测,必须记录直径为0.3-0.5mm的高密度夹杂物)。三、残余缩孔引起的缺陷,见实例。四、孔洞,孔不一定是单一的,也可能是多个密集的,这将加速低周疲劳裂纹的扩展速度,导致提前疲劳破坏。五、裂纹主要指锻造裂纹。钛基体的粘度大,流动性差,导热性差,因此在锻造变形过程中,由于表面摩擦力大,内部变形不均匀明显,内外温差大等原因,容易在锻件内部产生剪切带(应变线),严重时会引起裂纹,其取向通常是沿着较大变形应力方向。六、过热引起的缺陷钛合金的导热性较差,除了锻造或原材料加热不当外,由于锻造过程中变形的热效应,容易引起过热。
什么是钛焊缝中常见且不可避免的缺陷?气孔是钛焊缝中常见且不可避免的缺陷。气孔是钛材焊接中常见的工艺缺陷。气孔生成的机制是:焊接过程中融入液态金属的气体经过扩散、脱溶、成核、长大等过程而形成气泡。由于熔池的凝固结晶速度很快,长大的气泡来不及逸出液态金属时就以气孔的形式残留在固态金属中。酿成气孔的氢气和一氧化碳等气体主要由有机物的污染物晶电弧热作用产生的。钛翅片管厂家有时焊接前对焊件和焊材做了充分清洁、清洗、清漆保护的效果也理想,但寒风中仍然有气孔。这表明重要的污染源并没有完全清除。实践证明,有一个重要的气源往往被忽略,那就是空气中的水分。一个对比实验证明了这一点。在两种不通空气湿度的环境中焊接:一种情况是在阴雨天气环境中,相对湿度在90%以上焊接,另一种是在阳光明媚晴朗天气环境中,湿度小于40%焊接。其他焊前清洗、清洗和焊接操作是一样的。阴雨天空气湿度较大时钛焊缝中存在的气孔既多又大,钛翅片管厂家在空气湿度较小的情况下的焊缝中没有见到气孔。这也表明气孔的产生与空气湿度有关。
钛的焊接性分析,钛是一种活性金属,能在室温下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的稳定性和耐腐蚀性。540℃以上生成的氧化膜则不致密。高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,400℃以上开始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧气、氮对钛的溶解使钛的塑性和韧性降低,氢对钛的溶解使钛的脆性增强,韧性急剧下降。碳通过间隙固溶于钛,提高钛的强度,降低塑性,碳含量超过溶解度时,会产生硬脆的TiC,呈网状分布,容易产生裂纹。此外,钛的熔点高,比热及导热系数小,冷却速度慢,焊接热影响区在高温下停留时间长,高温极易过热粗化,造成接头塑性下降。钛的可焊性可以从钛的上述特性来分析。为了保证焊接接头的性能,钛翅片管厂家应控制碳、氮、氧和氢的侵入。因此,如何在高温下保持钛的清洁和保护是关键问题。同时,钛翅片管厂家应控制焊接接头的温度,避免过热影响焊接接头的性能。氩是惰性气体,既不与钛形成固溶体,也不与其他元素发生反应,因此钛的焊接适用于氩弧焊,但氩气的纯度应很高,一般纯度≥99.99%。
焊缝金属和接头热影响区的组织变化,钛翅片管厂家生产的钛是有同素异形体转变的金属。在886°C时开始发生组织的固态转变。886°C一下晶体结构为密排六方结构,成为α钛;高于886°C时α结构的钛转变为体心立方结构的β钛。这个转变过程是在熔池从液体变成固体的瞬间完成的。而这个瞬间长短差异对熔池的结晶形式有影响,瞬间越长越有利于柱状晶生长。钛翅片管厂家由于钛具有熔点高(1668°C)、热容量大和导热性能差等特性,所以焊接时焊缝收到焊接线能量大小和焊缝强制冷却的好坏影响,寒风处于高温下滞留的瞬间就有差异。瞬间稍长,为熔池结晶柱状晶体生长和接头热影响区的扩大提供条件。这也是焊接接头塑性下降的主要原因之一。接头的抗拉强度端口通常出现在焊缝的热影响区。为了减少这种不利影响,钛焊接时应采用软焊接规范,即应使用较小的焊接线能量和较快的冷却速度。