為了防止鈦合金在超成形中氧化、氫吸收和其他微量元素的污染,需要采取技術(shù)措施使成形的鈦合金部件具有良好的性能。主要措施是涂層保護(hù)、真空加熱和惰性氣體(氬)保護(hù)。涂層保護(hù)法,清洗后,鈦盤管批發(fā)在成型毛坯表面涂上一定厚度的保護(hù)涂層,零件脫模后,用堿洗、酸洗或吹砂的方法去除涂層。涂料應(yīng)具備以下主要性能:a、耐高溫,能在750—1050℃高溫下使用;b.應(yīng)具有一定的潤滑作用,鈦盤管批發(fā)防止毛坯在成型過程中被擦傷;c、涂層在工作溫度下能牢固附著在坯料表面;d、加熱后易于清除;e、無有害物質(zhì),不污染環(huán)境,不妨礙人體健康。經(jīng)過鑒定適于鈦管和鈦合金超塑成形使用的涂料有:Ti—2醇溶性制劑可與Ti—3石墨類潤滑劑配合使用,適于在750—1050℃下熱成形使用;KBC—12水溶性制劑,可與石墨水劑配合使用。
鈦設(shè)備和鈦管在使用中容易發(fā)生間隙腐蝕,特別是寬度在0.5mm左右的間隙容易發(fā)生腐蝕。換熱器的管與鈦管板之間常發(fā)生槽腐蝕,鈦與非金屬墊片之間的接觸,此外,槽腐蝕在溫度在120℃以上的飽和鹽水中容易發(fā)生。防止裂紋腐蝕的措施有:(1)避免設(shè)備和管道上的裂紋和停滯區(qū);鈦盤管批發(fā)采用鈦鈀合金法蘭焊環(huán)或鈦墊片和鈦復(fù)合墊片;換熱用鈦管與鈦管板的連接采用強(qiáng)度膨脹和密封焊接;將飽和鹽溶液的溫度控制在70-85℃之間。鈦棒及鈦合金不能用于干氯氣中,即使溫度在0℃以下,也會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),生成四氯化鈦,再分解為二氯化鈦,甚至燃燒。氯中含水量在0.5%以上時(shí),鈦可以保持可靠的穩(wěn)定性。鈦盤管批發(fā)在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量高溫濕氯,溫度為75~90℃,需要冷卻和干燥。鈦在離子膜燒堿生產(chǎn)設(shè)備中的主要應(yīng)用有:陽極體系陽極槽、濃鹽系統(tǒng)加熱器、濃鹽水泵、稀鹽水泵、脫氯塔、稀鹽水系統(tǒng)分配器、儀器和冷卻器;次氯酸鈉系統(tǒng)的冷卻器、吸收塔和分離器;氯氣處理系統(tǒng)的濕氯冷卻器;鹽水系統(tǒng)的液位計(jì);破壞系統(tǒng)的換熱器;堿液循環(huán)泵、堿液系統(tǒng)的堿液冷卻器和上述系統(tǒng)的管道。
鈦盤管的焊接,焊縫工藝評(píng)定試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)合格后,方可施焊產(chǎn)品。依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝規(guī)程,鈦盤管批發(fā)依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù)及要求進(jìn)行盤管的焊接。由于盤管較長,拼焊時(shí)比較重,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)比較困難,所以盤管可以放在可旋轉(zhuǎn)的支撐輪上,可以旋轉(zhuǎn)焊接。同時(shí)先采用7根直鈦管一組進(jìn)行組焊后一道焊接,焊接時(shí)分兩層,打底焊時(shí)管內(nèi)通純氬氣進(jìn)行保護(hù)(先通氬10~15min,將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護(hù)罩進(jìn)行保護(hù),待焊的焊口用膠帶密封住,鈦盤管批發(fā)將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個(gè)管口膠帶密封,并打幾個(gè)小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進(jìn)行蓋面焊接,蓋面焊接時(shí)保護(hù)管內(nèi)的水,注意水必須填充管內(nèi),防止管內(nèi)留有空氣,管外用保護(hù)罩通過氬氣。焊接時(shí),鈦管的溫度必須隨時(shí)控制在200℃以下。
焊接工藝評(píng)定,按NB/T47014—2011進(jìn)行焊接工藝評(píng)定,焊接工藝評(píng)定所用鈦管材料為TA2,鈦管規(guī)格為φ45mm×3mm。在準(zhǔn)備預(yù)焊程序時(shí),應(yīng)以焊接可操作性和良好的焊接接頭性能為原則。為保證鈦盤管施焊的焊接接頭滿足使用要求,鈦盤管批發(fā)評(píng)定焊接工藝試驗(yàn)時(shí)按預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行。所用氬弧焊焊機(jī)型號(hào)為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果可知焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果合格。(2)切片腐蝕試驗(yàn),為了檢驗(yàn)焊接接頭的耐蝕性,鈦盤管批發(fā)采用氬弧焊焊接一個(gè)鈦管試件,封口時(shí)均采用通水保護(hù),其中中間焊縫特意不進(jìn)行保護(hù),焊縫呈黃色,部分呈藍(lán)色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),結(jié)果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍(lán)色金黃色焊縫腐蝕嚴(yán)重,表明在焊接過程中,經(jīng)通水保護(hù)的焊縫同樣耐腐蝕。
焊前準(zhǔn)備1)焊接場(chǎng)地及環(huán)境,焊接環(huán)境應(yīng)清潔、無煙、無塵、獨(dú)立。施焊環(huán)境的自然條件為:風(fēng)速≥1.5m/s,相對(duì)濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時(shí)不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時(shí),應(yīng)將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,鈦盤管批發(fā)防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和開啟門窗,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)鋪設(shè)橡膠墊。(2)保護(hù)罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護(hù),必須制作保護(hù)效果好、焊接操作方便的保護(hù)罩。因?yàn)楸Wo(hù)罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接試驗(yàn),最終確定了保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護(hù)罩制作時(shí)可以考慮在保護(hù)罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應(yīng)進(jìn)行加工,例如,坡口應(yīng)使用坡口機(jī)、氣動(dòng)內(nèi)磨機(jī)、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進(jìn)行加工。加工坡口時(shí),請(qǐng)慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦盤管批發(fā)以免加工時(shí)溫度過高。切削后的坡口表面應(yīng)平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進(jìn)行表面清掃。鈦盤管批發(fā)可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機(jī)械清理或化學(xué)清洗,機(jī)械清理時(shí)允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應(yīng)用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時(shí)在4小時(shí)內(nèi)焊接,過期焊接應(yīng)再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦盤管批發(fā)應(yīng)放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。