焊接工艺评定,按NB/T47014—2011进行焊接工艺评定,焊接工艺评定所用钛管材料为TA2,钛管规格为φ45mm×3mm。在准备预焊程序时,应以焊接可操作性和良好的焊接接头性能为原则。为保证钛盘管施焊的焊接接头满足使用要求,钛方管批发评定焊接工艺试验时按预焊接工艺规程进行。所用氩弧焊焊机型号为WSM315,采用高频引弧,氩气采用纯氩(99.99%Ar)。焊接工艺评定试验结果可知焊接工艺评定试验结果合格。(2)切片腐蚀试验,为了检验焊接接头的耐蚀性,钛方管批发采用氩弧焊焊接一个钛管试件,封口时均采用通水保护,其中中间焊缝特意不进行保护,焊缝呈黄色,部分呈蓝色,其余为银白色。钛管试件切片取样,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后进行腐蚀试验,结果表明,银白色焊缝有轻微腐蚀,而蓝色金黄色焊缝腐蚀严重,表明在焊接过程中,经通水保护的焊缝同样耐腐蚀。
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,钛方管批发应控制碳、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,钛方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%。
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。钛方管批发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,钛方管批发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。
其他杂质对焊缝金属性能的影响,其他杂质是指除气体杂质外可能被纳入池中的杂质。其来源可能是焊接操作环境不洁净,焊工佩戴脏手套接触油后留下的焊件,钛方管批发焊接前用棉纱擦洗接头可能会留下棉毛、焊接生产环境和钢焊接产生混合的锈、湿等有机物质。这些污染物在电弧高温下分解氧、氢、氮、碳等要素,溶解在溶解的钛中。当这些元素的数量超过钛溶解度时,会形成二氧化钛、氢化钛、氮化钛、碳化钛等化合物。钛方管批发通过熔池结晶,这些化合物进入钛的晶格内,形成变形的外区,从而改变钛的力学性能。少量的微量元素被纳入钛中,如果不超过允许的范围仍有可能,有时人们希望。但不允许杂质元素含量超标,尤其是有机杂质,有害无益。这是因为这些杂质元素使钛焊缝的力学性能变差,耐蚀性降低,也是冷风气孔的根源。
钛盘管用于沿海电站的冷凝器。在1960年代之前使用了铝黄铜管或B30白色黄铜管。随着海水污染的增加,使用寿命大大缩短。钛方管批发生产的全钛冷凝器早在1960年代就已在英国使用。1970年代,日本推出了薄壁(0.3-0.5mm)焊接钛管冷凝器,成本大大降低。1987年之前,钛方管批发生产的钛制冷凝器在30%的发达国家中使用。由于对核电厂安全运行和可靠性的要求较高,重点介绍了钛冷凝器的使用。他们中的大多数使用薄壁焊接钛管和无缝钛管。中国从1970年代末开始测试国内钛管。自1983年以来,在9个电厂中使用了18个全钛冷凝器,包括浙江台州电厂,上海金山热电厂和浙江镇海电厂。他们共享700吨钛管。结果令人满意。