什么是鈦焊縫中常見且不可避免的缺陷?氣孔是鈦焊縫中常見且不可避免的缺陷。氣孔是鈦材焊接中常見的工藝缺陷。氣孔生成的機(jī)制是:焊接過程中融入液態(tài)金屬的氣體經(jīng)過擴(kuò)散、脫溶、成核、長(zhǎng)大等過程而形成氣泡。由于熔池的凝固結(jié)晶速度很快,長(zhǎng)大的氣泡來不及逸出液態(tài)金屬時(shí)就以氣孔的形式殘留在固態(tài)金屬中。釀成氣孔的氫氣和一氧化碳等氣體主要由有機(jī)物的污染物晶電弧熱作用產(chǎn)生的。鈦復(fù)合管批發(fā)有時(shí)焊接前對(duì)焊件和焊材做了充分清潔、清洗、清漆保護(hù)的效果也理想,但寒風(fēng)中仍然有氣孔。這表明重要的污染源并沒有完全清除。實(shí)踐證明,有一個(gè)重要的氣源往往被忽略,那就是空氣中的水分。一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。在兩種不通空氣濕度的環(huán)境中焊接:一種情況是在陰雨天氣環(huán)境中,相對(duì)濕度在90%以上焊接,另一種是在陽光明媚晴朗天氣環(huán)境中,濕度小于40%焊接。其他焊前清洗、清洗和焊接操作是一樣的。陰雨天空氣濕度較大時(shí)鈦焊縫中存在的氣孔既多又大,鈦復(fù)合管批發(fā)在空氣濕度較小的情況下的焊縫中沒有見到氣孔。這也表明氣孔的產(chǎn)生與空氣濕度有關(guān)。
鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕及無磁性等優(yōu)異性能,被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、電力及船舶等領(lǐng)域。自20世紀(jì)50年代以來,鈦已成為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料,成為高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)輪和葉片選用的材料之一。隨著航天工業(yè)的發(fā)展,鈦合金工業(yè)作為一個(gè)起步較晚的新興產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,特別是近年來,國(guó)際鈦合金的產(chǎn)量和市場(chǎng)需求經(jīng)歷了高速發(fā)展期,鈦的產(chǎn)量在過去四年中翻了一番。鈦冷卻器(TitaniumCondenser),為制冷系統(tǒng)的機(jī)件,屬于鈦換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體,鈦復(fù)合管批發(fā)將鈦管中的熱量,以很快的方式,傳到鈦管附近的空氣中。冷卻器工作過程是一個(gè)熱釋放過程,因此冷卻器溫度較高。發(fā)電廠必須用很多冷卻器冷凝渦輪排出的蒸汽。在冷凍廠中用冷卻器來冷凝氨和氟利昂之類的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷卻器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過程中,鈦復(fù)合管批發(fā)將蒸汽轉(zhuǎn)化為液體的裝置也稱為冷凝器。所有冷卻器都是帶走氣體或蒸汽的熱量運(yùn)行。
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,鈦復(fù)合管批發(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,鈦復(fù)合管批發(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)。
通過大量實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟(jì)角度來看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機(jī)組管道(約5萬條凝汽器管)價(jià)格為例,根據(jù)凝汽器的使用時(shí)間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。鈦復(fù)合管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)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(yán)重。傳統(tǒng)銅平臺(tái)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(qiáng)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(shí)就發(fā)生,高溫時(shí)(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(huì)在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時(shí)鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機(jī)組改造時(shí),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(hù)裝置,防止電化學(xué)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(dāng)保護(hù)電位低于0.75V(SCE)時(shí),出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達(dá)到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會(huì)吸氫。3.震動(dòng)問題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會(huì)因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動(dòng)而損壞。為了避免鈦管的振動(dòng)問題,在制造屏蔽鈦凝固器時(shí),鈦復(fù)合管批發(fā)必須確定適當(dāng)?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時(shí),必須檢查原來的隔板間隔是否適用。
什么是鈦管件?鈦管件是管道系統(tǒng)的連接部件。鈦復(fù)合管批發(fā)按照金屬材料和非金屬材料的分類,可以把管件分為工業(yè)用金屬管件和非金屬管件。工業(yè)金屬管件按抗壓、耐腐蝕分為高端金屬管件和普通金屬管件。與普通金屬管件相比,高端金屬管件具有以下特點(diǎn):一、管件口徑更大。普通金屬管通常是小直徑的,高端金屬管通常是大口徑的。二、材質(zhì)要求更高。一般金屬管件使用的材料為碳鋼,鈦復(fù)合管批發(fā)生產(chǎn)的高端金屬管件使用的材料一般為高鋼級(jí)、合金鋼、鈦材、鎳材、鋯材、雙金屬符合料等高性能材料。三、應(yīng)用環(huán)境更苛刻。普通金屬管件可以更適合低壓、室溫環(huán)境,高端金屬管件可以適應(yīng)高壓、高溫或低溫、強(qiáng)腐蝕性和其他環(huán)境,如石油裂解行業(yè)所需的高溫高壓集管、天然氣行業(yè)所需的大口徑推管管件、石油和海洋平臺(tái)所用的高壓管件、苛性堿行業(yè)所需的耐堿腐蝕管件、醫(yī)藥化工所需的無污染、耐酸堿和耐腐蝕管件
鈦設(shè)備在化工中的應(yīng)用例子:對(duì)苯二甲酸是工業(yè)上通過對(duì)二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物無論在高溫氧化或低溫氧化條件下都存在高溫腐蝕,在135℃以上介質(zhì)中,316L不銹鋼經(jīng)幾十小時(shí)即發(fā)生點(diǎn)蝕。故設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定在135℃以上必須使用鈦材。北京石化總廠引進(jìn)了一整套鈦設(shè)備,包括16個(gè)氧化反應(yīng)器、溶劑脫水塔、加熱器、冷凝器和再沸器。南京揚(yáng)子石化公司引進(jìn)年產(chǎn)45萬噸對(duì)苯二甲酸裝置,有56臺(tái)鈦設(shè)備和大量鈦管道閥門。上海石化總廠引進(jìn)的氧化反應(yīng)釜高32m,上直徑4m,下直徑5.3m,容積為505m,設(shè)備自重達(dá)175t。鈦的使用效果非常好,推廣應(yīng)用前景廣闊。乙醛氧化為乙醛,乙醛氧化為乙酸,丙烯氧化為丙酮,除原料及產(chǎn)物有一定的腐蝕性外,主要腐蝕介質(zhì)為催化劑,其中鈦復(fù)合管批發(fā)生產(chǎn)的不銹鋼腐蝕速度較快,鈦則具有較好的耐蝕性。早在1963年,鈦就在美國(guó)成功地應(yīng)用于乙烯氧化制乙醛。我國(guó)的乙烯氧化制乙醛裝置已于1976年投入使用,至今鈦設(shè)備的運(yùn)行情況良好。在國(guó)外,有襯鈦反應(yīng)器高達(dá)9.6米,直徑3米,有換熱器,催化劑再生塔,乙醛溶液冷卻器等11個(gè)鈦設(shè)備。中國(guó)自20世紀(jì)80年代以來,上海和吉林分別引進(jìn)了國(guó)外乙烯氧化乙醛的成套設(shè)備,其中許多設(shè)備和泵閥等由鈦制成。與不銹鋼相比,它們具有明顯的優(yōu)勢(shì),鈦復(fù)合管批發(fā)使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設(shè)計(jì),鈦設(shè)備有12臺(tái),每年生產(chǎn)3萬噸丙酮裝置,鈦設(shè)備可達(dá)40噸。