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,薄壁鈦焊管批發(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。薄壁鈦焊管批發(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。
工業(yè)純鈦是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬。如果可以通過(guò)溶解產(chǎn)生Ti2+,則鈦離子化的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為-1.63V,這使鈦可溶于水并釋放氫。然而,在各種腐蝕性介質(zhì)中,鈦具有很強(qiáng)的耐腐蝕性,薄壁鈦焊管批發(fā)因?yàn)殁伨哂泻軓?qiáng)的鈍化作用。它的鈍化度超過(guò)了鈷,鎳和不銹鋼的鈍化度。在眾多活性介質(zhì)中,尤其是氧化性介質(zhì)、氯化物介質(zhì)中,具有優(yōu)異的耐腐蝕性,但鈦在硫酸和鹽酸中的穩(wěn)定性較差。為了解決常規(guī)鈦及鈦合金對(duì)硫酸、鹽酸等還原性介質(zhì)的耐蝕性差的問(wèn)題,在鈦合金中加入鉬(10%~32%)可以大大提高鈦合金對(duì)還原性介質(zhì)的耐蝕性。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。合金的強(qiáng)化是其主要性能,對(duì)其應(yīng)用有一定的影響。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護(hù)。Ti-20MO及以上的Ti-Mo合金可以滿(mǎn)足要求,而且由于抗氯化物能力強(qiáng),特別適合采用海水脫硫的電廠。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。主要性能是合金的強(qiáng)化,在一定程度上影響合金的應(yīng)用。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護(hù)。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿(mǎn)足要求,并且由于它們具有很強(qiáng)的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。薄壁鈦焊管批發(fā)的產(chǎn)品主要性能是合金的強(qiáng)化,在一定程度上影響合金的應(yīng)用。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護(hù)。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿(mǎn)足要求,并且由于它們具有很強(qiáng)的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護(hù)。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿(mǎn)足要求,并且由于它們具有很強(qiáng)的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護(hù)。Ti-20MO及以上的Ti-Mo合金可以滿(mǎn)足要求,而且由于抗氯化物能力強(qiáng),特別適合采用海水脫硫的電廠。
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);薄壁鈦焊管批發(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。薄壁鈦焊管批發(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。
鈦材質(zhì)的性能,因?yàn)殁伜辖鹪谖锢怼⒒瘜W(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,薄壁鈦焊管批發(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,薄壁鈦焊管批發(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(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。薄壁鈦焊管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)問(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),薄壁鈦焊管批發(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(lái)的隔板間隔是否適用。
鈦管在哪些領(lǐng)域遇到了瓶頸?我國(guó)薄壁鈦焊管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管、鈦合金管在冷卻器領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸,國(guó)外鈦管與管板之間的連接采用常規(guī)的膨脹接頭,膨脹接頭長(zhǎng)度為管板厚度的90%,管板長(zhǎng)度的10%為鈦管與管板的1mm間隙,這種結(jié)構(gòu)用于高鹽、高濕空氣環(huán)境,管板采用復(fù)合材料(降低產(chǎn)品成本),鈦管與管板容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,從而導(dǎo)致管板腐蝕,從而導(dǎo)致鈦管與管板的連接失效,以及漏水、渦輪發(fā)電機(jī)故障。薄壁鈦焊管批發(fā)的該項(xiàng)目核電動(dòng)輪發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的制造技術(shù)和重要技術(shù)參數(shù),國(guó)外目前處于保密階段,國(guó)外空氣冷卻器中國(guó)獨(dú)資企業(yè)也無(wú)法制造同類(lèi)鈦管空氣冷卻器。