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。钛盘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,钛盘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。
钛管在哪些领域遇到了瓶颈?我国钛盘管厂家生产的钛管、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。钛盘管厂家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。
焊前准备1)焊接场地及环境,焊接环境应清洁、无烟、无尘、独立。施焊环境的自然条件为:风速≥1.5m/s,相对湿度>80%,温度<5℃,雨雪无防时不得施焊。例如,在钢结构车间焊接时,应将钛焊接区与钢结构区分开,钛盘管厂家防止铁粉、气体等有害杂质的污染;焊接应远离通风口和开启门窗,现场应铺设橡胶垫。(2)保护罩的制作,为了使钛在高温区(200℃以上)完全受到氩气的保护,必须制作保护效果好、焊接操作方便的保护罩。因为保护罩的结构直接影响到焊接质量和焊接效率,所以经过多次结构设计和焊接试验,最终确定了保护罩的结构形式。另外氩的比重高于空气,因此保护罩制作时可以考虑在保护罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口应进行加工,例如,坡口应使用坡口机、气动内磨机、氧化铝或碳化硅砂轮抛光片等工具进行加工。加工坡口时,请慢慢加工(或用冷却水冷却),钛盘管厂家以免加工时温度过高。切削后的坡口表面应平整光滑,不能有裂纹、层状、夹杂、毛刺、飞边及氧化色等,坡口表面及两侧30mm以内的金属光泽为银白色。(4)焊接前清扫焊丝、坡口表面和两侧20mm范围内进行表面清扫。钛盘管厂家可根据表面污染程度选用脱脂、机械清理或化学清洗,机械清理时允许使用不锈钢丝刷。焊接前应用丙酮或无水乙醇等溶剂清洗槽和焊丝,清洗后不要触摸手,及时在4小时内焊接,过期焊接应再次清洗。清洁焊丝不得随意扔到地上,钛盘管厂家应放置在清洁焊丝管内,以防再次污染。
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),钛盘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,钛盘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。
焊缝金属和接头热影响区的组织变化,钛盘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。钛盘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。
钛管和配件的安装和运输注意事项:1、钛和钛合金管道设置钛和钛合金管的运输和存储时,钛盘管厂家必须注意不要与铁质材料接触或碰撞。2、钛及钛合金管材切割应采用机械方法,切割速度应低;用砂轮切割或磨削钛管时,应使用专用砂轮;不要使用火焰切割。凹槽应采用机械方法加工。3、钛合金焊管应采用惰性气体保护或真空焊接方式焊接用氧-乙炔或二氧化碳气体保护焊接,钛盘管厂家也不得采用普通手工电弧焊接。4、钛及钛合金管道在安装时不得用铁工具和材料冲击和挤压;应在碳钢支架、绞架和钛及钛合金管道之间插入橡胶或软塑料板,使其不与钛及钛合金管道直接接触;钛及钛合金管道应通过墙壁和板条安装套管,间隙不小于10毫米,并应填充绝缘材料,不得在绝缘材料中含铁杂质。5、钛及钛合金管不得与其他金属管直接焊接。当需要连接时,可以使用套管法兰连接。使用的非金属垫片一般为橡胶垫或塑料垫,并应控制氯离子含量不得超过25ppm。