鈦材質(zhì)的性能,因?yàn)殁伜辖鹪谖锢?、化學(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,純鈦管批發(fā)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可能盲目套用常用黑色金屬和其他有色金屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。鈦和鈦合金的力學(xué)性能與鋼不同,鈦材屈強(qiáng)比高,塑性變性范圍狹窄,冷沖壓和冷彎事件反彈大,鈦制設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,同時(shí)良好的結(jié)構(gòu)也容易清洗焊接頭附近的表面,用氣體保護(hù)焊接。鈦可以焊接錯(cuò)誤的金屬、鎳、負(fù)荷、鉛金屬,焊后不會(huì)產(chǎn)生脆性,這也是由于這些金屬在鈦中的溶解性。但是鈦和鋼等金屬的互熔特性較差,鈦等金屬不能直接焊接。連接只能通過(guò)粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓連接鈦的沖擊韌性和斷裂韌性較差,純鈦管批發(fā)在設(shè)計(jì)中應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和焊接接頭的光滑性,避免應(yīng)力集中;鈦的塑性變形范圍窄,存在明顯的加工硬化現(xiàn)象。因此,鈦件的彎曲和翻邊通常采用較大的彎曲半徑和較小的管膨脹率。純鈦在氯化物溶液中易產(chǎn)生裂縫腐蝕,但裂縫腐蝕與溫度、氯濃度、ph值和裂縫大小密切相關(guān)。
鈦的焊接性分析,鈦是一種活性金屬,能在室溫下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高溫下鈦與氧、氮、氫反應(yīng)速度較快,鈦在300℃以上快速吸氫,400℃以上開(kāi)始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧氣、氮對(duì)鈦的溶解使鈦的塑性和韌性降低,氫對(duì)鈦的溶解使鈦的脆性增強(qiáng),韌性急劇下降。碳通過(guò)間隙固溶于鈦,提高鈦的強(qiáng)度,降低塑性,碳含量超過(guò)溶解度時(shí),會(huì)產(chǎn)生硬脆的TiC,呈網(wǎng)狀分布,容易產(chǎn)生裂紋。此外,鈦的熔點(diǎn)高,比熱及導(dǎo)熱系數(shù)小,冷卻速度慢,焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng),高溫極易過(guò)熱粗化,造成接頭塑性下降。鈦的可焊性可以從鈦的上述特性來(lái)分析。為了保證焊接接頭的性能,純鈦管批發(fā)應(yīng)控制碳、氮、氧和氫的侵入。因此,如何在高溫下保持鈦的清潔和保護(hù)是關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí),純鈦管批發(fā)應(yīng)控制焊接接頭的溫度,避免過(guò)熱影響焊接接頭的性能。氬是惰性氣體,既不與鈦形成固溶體,也不與其他元素發(fā)生反應(yīng),因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應(yīng)很高,一般純度≥99.99%。
真空成形,鈦管對(duì)零件壁厚薄、表面亮度要求高、氫脆敏感性強(qiáng)的β型鈦合金,真空成形。真空成形不一定需要昂貴的真空加熱設(shè)備。只要在坯料和模具的上下型腔之間形成密封的空間,在加熱過(guò)程中,特別是在從400℃以上到成形溫度期間,上下型腔中的空氣被真空單元逐漸抽出,模具的上下型腔之間的相交程度達(dá)到10(-3)托以上,并且在成形過(guò)程中通過(guò)切斷管子和充入氬氣可以達(dá)到成形目的。純鈦管批發(fā)將方法用于鈦箔波紋板的成形,取得了滿意的效果。當(dāng)真空度控制在10^(-3)乇時(shí)含氫量低于標(biāo)準(zhǔn)要求,當(dāng)真空度達(dá)到10^(-5)乇時(shí)可得到光亮的表面的零件。另外,對(duì)于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,純鈦管批發(fā)也可采用真空充氬保護(hù)方法在球形氣瓶成型過(guò)程中進(jìn)行這方面的測(cè)試,效果也較好。
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);純鈦管批發(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。純鈦管批發(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(yáng)極體系陽(yáng)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。