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,钛合金方管厂家应控制碳、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,钛合金方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%。
钛设备在石油行业的应用:尿素不仅是优质肥料,也是石化工业的原料。自1963生产的衬钛尿素合成塔投产以来,目前已有近万台设备在全世界运行,钛合金方管厂家实践表明衬钛合成塔无明显腐蚀。而316L不锈钢的折算腐蚀速度为4.1—4.5mm/a。因此,钛比不锈钢具有更好的经济效益。除了衬钛尿素合成塔外,国内从70年代以来,先后使用了C02汽提塔、换热器、混合器和泵阀等。在含硫和盐高的原油炼制中,钛制设备是理想的。国外在常压蒸馏装置、污水处理设备、脱硫分离塔的冷凝器和汽提塔的散热器等许多工序都成功选用钛制设备多年。我国也已在该系统中采用铸钛海水泵、催化裂化分馏中的钛制冷凝器、深冷分离钛冷凝器和多孔钛板等,都已正常操作运行十年以上。氯化碳氢化合物是石化工业中常用的品种之一。由于涉及到氯化反应,不锈钢设备已难胜任。钛在国外已用于制造二氯甲烷蒸馏塔、三氯乙烷换热器、冷凝塔和分馏塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯换热器和多氯盘管加热器。我国在氯乙烯生产中,冷却塔、废水汽提塔和废水贮罐的塔板支承架、接管、法兰密封面,采用了Ti-0.2Pd的衬里,已使用近十年未见腐蚀。而钛管道、接头和气体分布器等都已采用钛材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯为原料,从异丙苯和过氧化异丙酯中提取苯酚和丙酮是一种新的工艺。国外在十几年前就采用钛设备,我国此项工艺尚在开发之中。在旧工艺中,苯磺化碱溶液生产苯酚,钛合金方管厂家采用钛反应器、钛线圈冷却器和离子化氮化钛搅拌轴套及钛靶。
为了防止钛合金在超成形中氧化、氢吸收和其他微量元素的污染,需要采取技术措施使成形的钛合金部件具有良好的性能。主要措施是涂层保护、真空加热和惰性气体(氩)保护。涂层保护法,清洗后,钛合金方管厂家在成型毛坯表面涂上一定厚度的保护涂层,零件脱模后,用碱洗、酸洗或吹砂的方法去除涂层。涂料应具备以下主要性能:a、耐高温,能在750—1050℃高温下使用;b.应具有一定的润滑作用,钛合金方管厂家防止毛坯在成型过程中被擦伤;c、涂层在工作温度下能牢固附着在坯料表面;d、加热后易于清除;e、无有害物质,不污染环境,不妨碍人体健康。经过鉴定适于钛管和钛合金超塑成形使用的涂料有:Ti—2醇溶性制剂可与Ti—3石墨类润滑剂配合使用,适于在750—1050℃下热成形使用;KBC—12水溶性制剂,可与石墨水剂配合使用。
钛材质的性能,因为钛合金在物理、化学、力学、耐腐蚀等方面都是优良的。和工艺性能,钛合金方管厂家在结构设计中不可能盲目套用常用黑色金属和其他有色金属设备的结构。钛和钛合金的力学性能与钢不同,钛材屈强比高,塑性变性范围狭窄,冷冲压和冷弯事件反弹大,钛制设备结构简单,同时良好的结构也容易清洗焊接头附近的表面,用气体保护焊接。钛可以焊接错误的金属、镍、负荷、铅金属,焊后不会产生脆性,这也是由于这些金属在钛中的溶解性。但是钛和钢等金属的互熔特性较差,钛等金属不能直接焊接。连接只能通过粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓连接钛的冲击韧性和断裂韧性较差,钛合金方管厂家在设计中应保持结构的连续性和焊接接头的光滑性,避免应力集中;钛的塑性变形范围窄,存在明显的加工硬化现象。因此,钛件的弯曲和翻边通常采用较大的弯曲半径和较小的管膨胀率。纯钛在氯化物溶液中易产生裂缝腐蚀,但裂缝腐蚀与温度、氯浓度、ph值和裂缝大小密切相关。