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,钛材盘管批发应控制碳、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,钛材盘管批发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%。
通过大量实验和应用实例证明,钛管在电站凝汽器中的应用在技术和经济上都具有很大的优越性。从经济角度来看,以1983年日本1000mw凝汽器的核电机组管道(约5万条凝汽器管)价格为例,根据凝汽器的使用时间为40年,铝黄管年平均漏液量为40年。钛材盘管批发生产的钛管应用于发电站应解决的三个问题:1.腐蚀问题,海水用作沿海电站冷凝器的冷却水。由于海水中含有大量的泥沙、悬浮物、海洋生物和各种腐蚀性物质,在海水和河水交替出现的微咸水中,情况更加严重。传统铜平台金属管的腐蚀方式有:整体腐蚀(均匀腐蚀)、冲蚀、应力腐蚀等。钛具有优异的耐腐蚀性,钛管凝气器因腐蚀而消除海水泄漏事故,但耐腐蚀性好,不像铜合金管那样表面产生含毒物质,钛管内壁容易附着海生物,影响传热效果,需要相应的清洗装置。2.吸氢问题,虽然钛表面有致密的钝化膜,在许多强腐蚀介质中非常耐腐蚀,但钛与氢的亲和力很高。非常容易吸氢。在常温时就发生,高温时(如100℃)吸氢迅速。氢在钛中的固熔限很小(约为20ppm),超过限量就会在钛表面上析出氢化物(TtH2)。随着表面TiH2含量的增加,4j时钛的冲击值和延伸率迅速下降。此外,旧机组改造时,由于管板采用铜合金,冷凝管采用钛,因此需要采用阴极保护装置,防止电化学腐蚀。比如日立电厂的冷凝器是海水冷却,钛管和铜合金板组成热电偶。当保护电位低于0.75V(SCE)时,出口钛管端吸收氢气,氢气含量达到650ppm使用一年后;如果电位为0.5~0.75V(SCE),钛在常温下不会吸氢。3.震动问题,由于钛管的耐腐蚀性好。钛制凝固器不会因腐蚀而泄漏。但是,钛管有可能因振动而损坏。为了避免钛管的振动问题,在制造屏蔽钛凝固器时,钛材盘管批发必须确定适当的隔板间隔的旧单元改造时,必须检查原来的隔板间隔是否适用。
焊缝金属和接头热影响区的组织变化,钛材盘管批发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。钛材盘管批发由于钛具有熔点高(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。
钛管在哪些领域遇到了瓶颈?我国钛材盘管批发生产的钛管、钛合金管在冷却器领域的应用瓶颈,国外钛管与管板之间的连接采用常规的膨胀接头,膨胀接头长度为管板厚度的90%,管板长度的10%为钛管与管板的1mm间隙,这种结构用于高盐、高湿空气环境,管板采用复合材料(降低产品成本),钛管与管板容易发生电化学腐蚀,从而导致管板腐蚀,从而导致钛管与管板的连接失效,以及漏水、涡轮发电机故障。钛材盘管批发的该项目核电动轮发电机空气冷却器的制造技术和重要技术参数,国外目前处于保密阶段,国外空气冷却器中国独资企业也无法制造同类钛管空气冷却器。
钛材盘管批发生产的钛是活性很高的金属,其活性随着温度的升高而提高。钛及其合金在空气或含氧气氛中受热时与氧气一起作用。当加热到428℃以下时,形成保护性氧化膜。当温度升高时,氧化膜的厚度增加。当温度高于538℃时,氧化膜开始失去保护作用,氧气通过膜扩散到金属中,形成明显的气体渗透层。如果高于815c,钛表面形成一个松散的氧化层。当前,我国经济保持高速健康发展,为我国钛产业发展提供了良好的市场环境。我国化工、电力、海洋开发、汽车工业、生物工程用钛发展迅速。特别是中国新推出的大型飞机项目,极大地拉动了国内市场对钛的需求,成为国内钛产业发展的主要动力。这是国内钛合金生产企业的巨大发展机遇,也是国内钛合金行业的严峻挑战,要求钛合金企业提高产品技术含量,优化产业结构,提高钛材盘管批发的管理水平。相信中国的钛工业经过几年的追赶后,能在全球钛工业领域内发挥越来越重要的作用。