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、真空加熱和惰性氣體(氬)保護。涂層保護法,清洗后,鈦盤管批發在成型毛坯表面涂上一定厚度的保護涂層,零件脫模后,用堿洗、酸洗或吹砂的方法去除涂層。涂料應具備以下主要性能:a、耐高溫,能在750—1050℃高溫下使用;b.應具有一定的潤滑作用,鈦盤管批發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,不污染環境,不妨礙人體健康。經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。
鈦設備和鈦管在使用中容易發生間隙腐蝕,特別是寬度在0.5mm左右的間隙容易發生腐蝕。換熱器的管與鈦管板之間常發生槽腐蝕,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生。防止裂紋腐蝕的措施有:(1)避免設備和管道上的裂紋和停滯區;鈦盤管批發采用鈦鈀合金法蘭焊環或鈦墊片和鈦復合墊片;換熱用鈦管與鈦管板的連接采用強度膨脹和密封焊接;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,也會發生劇烈的化學反應,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,鈦可以保持可靠的穩定性。鈦盤管批發在生產中產生大量高溫濕氯,溫度為75~90℃,需要冷卻和干燥。鈦在離子膜燒堿生產設備中的主要應用有:陽極體系陽極槽、濃鹽系統加熱器、濃鹽水泵、稀鹽水泵、脫氯塔、稀鹽水系統分配器、儀器和冷卻器;次氯酸鈉系統的冷卻器、吸收塔和分離器;氯氣處理系統的濕氯冷卻器;鹽水系統的液位計;破壞系統的換熱器;堿液循環泵、堿液系統的堿液冷卻器和上述系統的管道。
鈦盤管的焊接,焊縫工藝評定試驗和腐蝕試驗合格后,方可施焊產品。依據焊接工藝評定編制焊接工藝規程,鈦盤管批發依據焊接工藝規程的參數及要求進行盤管的焊接。由于盤管較長,拼焊時比較重,手動旋轉比較困難,所以盤管可以放在可旋轉的支撐輪上,可以旋轉焊接。同時先采用7根直鈦管一組進行組焊后一道焊接,焊接時分兩層,打底焊時管內通純氬氣進行保護(先通氬10~15min,將管內的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護罩進行保護,待焊的焊口用膠帶密封住,鈦盤管批發將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個管口膠帶密封,并打幾個小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進行蓋面焊接,蓋面焊接時保護管內的水,注意水必須填充管內,防止管內留有空氣,管外用保護罩通過氬氣。焊接時,鈦管的溫度必須隨時控制在200℃以下。
焊接工藝評定,按NB/T47014—2011進行焊接工藝評定,焊接工藝評定所用鈦管材料為TA2,鈦管規格為φ45mm×3mm。在準備預焊程序時,應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,鈦盤管批發評定焊接工藝試驗時按預焊接工藝規程進行。所用氬弧焊焊機型號為WSM315,采用高頻引弧,氬氣采用純氬(99.99%Ar)。焊接工藝評定試驗結果可知焊接工藝評定試驗結果合格。(2)切片腐蝕試驗,為了檢驗焊接接頭的耐蝕性,鈦盤管批發采用氬弧焊焊接一個鈦管試件,封口時均采用通水保護,其中中間焊縫特意不進行保護,焊縫呈黃色,部分呈藍色,其余為銀白色。鈦管試件切片取樣,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后進行腐蝕試驗,結果表明,銀白色焊縫有輕微腐蝕,而藍色金黃色焊縫腐蝕嚴重,表明在焊接過程中,經通水保護的焊縫同樣耐腐蝕。
焊前準備1)焊接場地及環境,焊接環境應清潔、無煙、無塵、獨立。施焊環境的自然條件為:風速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。例如,在鋼結構車間焊接時,應將鈦焊接區與鋼結構區分開,鈦盤管批發防止鐵粉、氣體等有害雜質的污染;焊接應遠離通風口和開啟門窗,現場應鋪設橡膠墊。(2)保護罩的制作,為了使鈦在高溫區(200℃以上)完全受到氬氣的保護,必須制作保護效果好、焊接操作方便的保護罩。因為保護罩的結構直接影響到焊接質量和焊接效率,所以經過多次結構設計和焊接試驗,最終確定了保護罩的結構形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護罩制作時可以考慮在保護罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應進行加工,例如,坡口應使用坡口機、氣動內磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進行加工。加工坡口時,請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦盤管批發以免加工時溫度過高。切削后的坡口表面應平整光滑,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30mm以內的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側20mm范圍內進行表面清掃。鈦盤管批發可根據表面污染程度選用脫脂、機械清理或化學清洗,機械清理時允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應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,及時在4小時內焊接,過期焊接應再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦盤管批發應放置在清潔焊絲管內,以防再次污染。