其他雜質(zhì)對(duì)焊縫金屬性能的影響,其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外可能被納入池中的雜質(zhì)。其來(lái)源可能是焊接操作環(huán)境不潔凈,焊工佩戴臟手套接觸油后留下的焊件,鈦管件批發(fā)焊接前用棉紗擦洗接頭可能會(huì)留下棉毛、焊接生產(chǎn)環(huán)境和鋼焊接產(chǎn)生混合的銹、濕等有機(jī)物質(zhì)。這些污染物在電弧高溫下分解氧、氫、氮、碳等要素,溶解在溶解的鈦中。當(dāng)這些元素的數(shù)量超過(guò)鈦溶解度時(shí),會(huì)形成二氧化鈦、氫化鈦、氮化鈦、碳化鈦等化合物。鈦管件批發(fā)通過(guò)熔池結(jié)晶,這些化合物進(jìn)入鈦的晶格內(nèi),形成變形的外區(qū),從而改變鈦的力學(xué)性能。少量的微量元素被納入鈦中,如果不超過(guò)允許的范圍仍有可能,有時(shí)人們希望。但不允許雜質(zhì)元素含量超標(biāo),尤其是有機(jī)雜質(zhì),有害無(wú)益。這是因?yàn)檫@些雜質(zhì)元素使鈦焊縫的力學(xué)性能變差,耐蝕性降低,也是冷風(fēng)氣孔的根源。
氣雜質(zhì)對(duì)金屬焊接性能的影響,鈦具有較高的化學(xué)活躍性,與空氣中的氧、氮具有極高的親和力。溫度較低時(shí),鈦與氧相互作用,形成一層致密的氧化膜,其厚度隨溫度升高而增加,在600攝氏度以上時(shí),鈦開(kāi)始吸收氧,并將氧溶解于鈦中。當(dāng)溫度再次升高時(shí),鈦的活性急劇增加,與氧發(fā)生劇烈反應(yīng),形成氧化鈦。鈦在300°C以上開(kāi)始吸氫,在700°C以上開(kāi)始吸收氮。由于鈦被氧和氮污染,鈦的強(qiáng)度和硬度增加,而塑性降低。氧氣比氮?dú)獾挠绊懜蟆b佒袣涞馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%~0.05%時(shí),鈦管件批發(fā)會(huì)使焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降,而塑性卻下降較少。這意味著氫化物引起的脆性。氫也是焊縫中氣孔的來(lái)源。在焊接過(guò)程中,熔池就像一個(gè)小型冶金爐,熔融金屬與空氣接觸。如果鈦管件批發(fā)不采取相應(yīng)的防護(hù)措施,熔融的金屬和空氣被隔絕,氧、氮、氫等氣體要素融入鈦中,形成脆性氧化物和氮化物,焊接金屬的塑性下降,拉伸強(qiáng)度上升,嚴(yán)重的情況下裂,塑性等于0。
挑選合適的火焰和消耗品,與其他焊接技術(shù)相比,GTAW可以更好地控制焊接工的熱輸入和熔池。具有高頻電弧啟動(dòng)、遠(yuǎn)程電流控制功能、后流定時(shí)器和至少250安培輸出gtaw逆變器將是一種優(yōu)良的焊接鈦。鈦管件批發(fā)始終將機(jī)器的極性設(shè)置為直流電極負(fù)極(DCEN)。與直流電極正極(DCEP)相比,DCEN具有更深的穿透性。使變頻器與空氣或水冷火炬相匹配。如果您的焊接溫度低于150安培,其成本低于水冷切割火炬,風(fēng)冷切割火炬可以提供良好的性能。另一方面,水冷式火炬小,操作簡(jiǎn)單,鈦管件批發(fā)可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)以更高的安培數(shù)進(jìn)行焊接,鈦上的大部分焊接短,產(chǎn)生在150安培以下的輸出水平。使用2%的金屬鎢電極接地,與焊接電流一致,如下所示,高達(dá)90安培:1/16英寸或更小,90-200安培:3/32英寸,超過(guò)200安培:1/8英寸,氣體透鏡分布均勻,保護(hù)氣體,焊接池上形成平滑的氣流。
通過(guò)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(lái)看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機(jī)組管道(約5萬(wàn)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。鈦管件批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)問(wèn)題:1.腐蝕問(wèn)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(wèn)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(guò)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(wèn)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(wèn)題,在制造屏蔽鈦凝固器時(shí),鈦管件批發(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(lái)的隔板間隔是否適用。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦管件批發(fā)生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時(shí)開(kāi)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(shí)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(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個(gè)瞬間長(zhǎng)短差異對(duì)熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長(zhǎng)越有利于柱狀晶生長(zhǎng)。鈦管件批發(fā)由于鈦具有熔點(diǎn)高(1668°C)、熱容量大和導(dǎo)熱性能差等特性,所以焊接時(shí)焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強(qiáng)制冷卻的好壞影響,寒風(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長(zhǎng),為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長(zhǎng)和接頭熱影響區(qū)的擴(kuò)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(qiáng)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(shí)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。
鈦設(shè)備在石油行業(yè)的應(yīng)用:尿素不僅是優(yōu)質(zhì)肥料,也是石化工業(yè)的原料。自1963生產(chǎn)的襯鈦尿素合成塔投產(chǎn)以來(lái),目前已有近萬(wàn)臺(tái)設(shè)備在全世界運(yùn)行,鈦管件批發(fā)實(shí)踐表明襯鈦合成塔無(wú)明顯腐蝕。而316L不銹鋼的折算腐蝕速度為4.1—4.5mm/a。因此,鈦比不銹鋼具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。除了襯鈦尿素合成塔外,國(guó)內(nèi)從70年代以來(lái),先后使用了C02汽提塔、換熱器、混合器和泵閥等。在含硫和鹽高的原油煉制中,鈦制設(shè)備是理想的。國(guó)外在常壓蒸餾裝置、污水處理設(shè)備、脫硫分離塔的冷凝器和汽提塔的散熱器等許多工序都成功選用鈦制設(shè)備多年。我國(guó)也已在該系統(tǒng)中采用鑄鈦海水泵、催化裂化分餾中的鈦制冷凝器、深冷分離鈦冷凝器和多孔鈦板等,都已正常操作運(yùn)行十年以上。氯化碳?xì)浠衔锸鞘I(yè)中常用的品種之一。由于涉及到氯化反應(yīng),不銹鋼設(shè)備已難勝任。鈦在國(guó)外已用于制造二氯甲烷蒸餾塔、三氯乙烷換熱器、冷凝塔和分餾塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯換熱器和多氯盤(pán)管加熱器。我國(guó)在氯乙烯生產(chǎn)中,冷卻塔、廢水汽提塔和廢水貯罐的塔板支承架、接管、法蘭密封面,采用了Ti-0.2Pd的襯里,已使用近十年未見(jiàn)腐蝕。而鈦管道、接頭和氣體分布器等都已采用鈦材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯為原料,從異丙苯和過(guò)氧化異丙酯中提取苯酚和丙酮是一種新的工藝。國(guó)外在十幾年前就采用鈦設(shè)備,我國(guó)此項(xiàng)工藝尚在開(kāi)發(fā)之中。在舊工藝中,苯磺化堿溶液生產(chǎn)苯酚,鈦管件批發(fā)采用鈦反應(yīng)器、鈦線圈冷卻器和離子化氮化鈦攪拌軸套及鈦靶。