通過大量實驗和應(yīng)用實例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟角度來看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機組管道(約5萬條凝汽器管)價格為例,根據(jù)凝汽器的使用時間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。鈦方管廠家生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個問題:1.腐蝕問題,海水用作沿海電站冷凝器的冷卻水。由于海水中含有大量的泥沙、懸浮物、海洋生物和各種腐蝕性物質(zhì),在海水和河水交替出現(xiàn)的微咸水中,情況更加嚴重。傳統(tǒng)銅平臺金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應(yīng)力腐蝕等。鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性,鈦管凝氣器因腐蝕而消除海水泄漏事故,但耐腐蝕性好,不像銅合金管那樣表面產(chǎn)生含毒物質(zhì),鈦管內(nèi)壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應(yīng)的清洗裝置。2.吸氫問題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強腐蝕介質(zhì)中非常耐腐蝕,但鈦與氫的親和力很高。非常容易吸氫。在常溫時就發(fā)生,高溫時(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過限量就會在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機組改造時,由于管板采用銅合金,冷凝管采用鈦,因此需要采用陰極保護裝置,防止電化學腐蝕。比如日立電廠的冷凝器是海水冷卻,鈦管和銅合金板組成熱電偶。當保護電位低于0.75V(SCE)時,出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會吸氫。3.震動問題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動而損壞。為了避免鈦管的振動問題,在制造屏蔽鈦凝固器時,鈦方管廠家必須確定適當?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時,必須檢查原來的隔板間隔是否適用。
當鈦管中氫含量過高時,鈦方管廠家由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強度會急劇下降,因此鈦管中氫含量不應(yīng)超過0.015%。為了減少氫吸收量,零件在熱處理前必須去除指紋、軋制廠的印記、油脂等殘留物,熱處理爐內(nèi)的氣氛中沒有水蒸氣。如果鈦管的氫含量超過允許值,必須通過真空退火去除。去氫的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的壓力下保持2—4小時。當溫度不超過540℃時,鈦管表面的氧化膜不會顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時,氧化速度會迅速加快,同時氧氣向材料內(nèi)部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導致零件表面出現(xiàn)裂紋和損傷。有機械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學方法如酸洗和化學研磨以去除氧污染層。熱處理時,應(yīng)在保證隕石熱處理的前提下,鈦方管廠家盡可能縮短加熱時間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮氣等)的加熱爐中進行。)。適當應(yīng)用還可以避免或減少在空氣爐中加熱鈦管零件造成的污染。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦方管廠家生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時開始發(fā)生組織的固態(tài)轉(zhuǎn)變。886°C一下晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu),成為α鈦;高于886°C時α結(jié)構(gòu)的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的β鈦。這個轉(zhuǎn)變過程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個瞬間長短差異對熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。鈦方管廠家由于鈦具有熔點高(1668°C)、熱容量大和導熱性能差等特性,所以焊接時焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強制冷卻的好壞影響,寒風處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長,為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(qū)的擴大提供條件。這也是焊接接頭塑性下降的主要原因之一。接頭的抗拉強度端口通常出現(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響,鈦焊接時應(yīng)采用軟焊接規(guī)范,即應(yīng)使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
鈦方管廠家生產(chǎn)的鈦是活性很高的金屬,其活性隨著溫度的升高而提高。鈦及其合金在空氣或含氧氣氛中受熱時與氧氣一起作用。當加熱到428℃以下時,形成保護性氧化膜。當溫度升高時,氧化膜的厚度增加。當溫度高于538℃時,氧化膜開始失去保護作用,氧氣通過膜擴散到金屬中,形成明顯的氣體滲透層。如果高于815c,鈦表面形成一個松散的氧化層。當前,我國經(jīng)濟保持高速健康發(fā)展,為我國鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的市場環(huán)境。我國化工、電力、海洋開發(fā)、汽車工業(yè)、生物工程用鈦發(fā)展迅速。特別是中國新推出的大型飛機項目,極大地拉動了國內(nèi)市場對鈦的需求,成為國內(nèi)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。這是國內(nèi)鈦合金生產(chǎn)企業(yè)的巨大發(fā)展機遇,也是國內(nèi)鈦合金行業(yè)的嚴峻挑戰(zhàn),要求鈦合金企業(yè)提高產(chǎn)品技術(shù)含量,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高鈦方管廠家的管理水平。相信中國的鈦工業(yè)經(jīng)過幾年的追趕后,能在全球鈦工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用。