焊缝金属和接头热影响区的组织变化,钛合金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。钛合金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。
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。钛合金管厂家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,钛合金管厂家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。
钛设备和钛管在使用中容易发生间隙腐蚀,特别是宽度在0.5mm左右的间隙容易发生腐蚀。换热器的管与钛管板之间常发生槽腐蚀,钛与非金属垫片之间的接触,此外,槽腐蚀在温度在120℃以上的饱和盐水中容易发生。防止裂纹腐蚀的措施有:(1)避免设备和管道上的裂纹和停滞区;钛合金管厂家采用钛钯合金法兰焊环或钛垫片和钛复合垫片;换热用钛管与钛管板的连接采用强度膨胀和密封焊接;将饱和盐溶液的温度控制在70-85℃之间。钛棒及钛合金不能用于干氯气中,即使温度在0℃以下,也会发生剧烈的化学反应,生成四氯化钛,再分解为二氯化钛,甚至燃烧。氯中含水量在0.5%以上时,钛可以保持可靠的稳定性。钛合金管厂家在生产中产生大量高温湿氯,温度为75~90℃,需要冷却和干燥。钛在离子膜烧碱生产设备中的主要应用有:阳极体系阳极槽、浓盐系统加热器、浓盐水泵、稀盐水泵、脱氯塔、稀盐水系统分配器、仪器和冷却器;次氯酸钠系统的冷却器、吸收塔和分离器;氯气处理系统的湿氯冷却器;盐水系统的液位计;破坏系统的换热器;碱液循环泵、碱液系统的碱液冷却器和上述系统的管道。
先切断进料杆的末端,钛合金管厂家显示出纯净、无污染的点,开始焊接。启动氩气流几秒钟,然后引弧,确保焊接区域完全覆盖。利用变频器的高频电弧启动功能。割炬角度、割炬速度和填丝角度与焊接不锈钢相似,为焊接钛管提供了较佳条件。用钛制造焊接熔池相当容易,但它可能不容易移动。将焊接熔池与电弧和填充棒一起推动通常可以获得良好效果,但在焊接时钛合金管厂家必须将填充棒保持在保护气体外壳内。因为过多的热量会使焊缝破裂,所以减少热量输入也很重要。使用填充金属的dab技术(以稳定的行进速度)。完成焊接后,允许20到25秒的后续流动以保护接缝,因为它会冷却到800华氏度以下的阈值。阻止氧与钛反应。一些焊接可能需要低于500华氏度的温度。一旦焊接完成,钛就能显示出它的本来面目。焊接接头的颜色表明保护气体保护焊缝免受污染以及氧化层厚度的程度(见图2)。除了视觉检查、染料渗透、硬度检查、X射线检查、超声检查和破坏性检查外,还可以确定钛焊缝的质量。
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,钛合金管厂家应控制碳、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,钛合金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%。