通過大量實驗和應用實例證明,鈦管在電站凝汽器中的應用在技術和經濟上都具有很大的優越性。從經濟角度來看,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,根據凝汽器的使用時間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。不銹鋼鈦金管批發生產的鈦管應用于發電站應解決的三個問題: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,在海水和河水交替出現的微咸水中,情況更加嚴重。傳統銅平臺金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應力腐蝕等。鈦具有優異的耐腐蝕性,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生含毒物質,鈦管內壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應的清洗裝置。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,不銹鋼鈦金管批發必須確定適當的隔板間隔的舊單元改造時,必須檢查原來的隔板間隔是否適用。
焊縫金屬和接頭熱影響區的組織變化,不銹鋼鈦金管批發生產的鈦是有同素異形體轉變的金屬。在886°C時開始發生組織的固態轉變。886°C一下晶體結構為密排六方結構,成為α鈦;高于886°C時α結構的鈦轉變為體心立方結構的β鈦。這個轉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晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。不銹鋼鈦金管批發由于鈦具有熔點高(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,為熔池結晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區的擴大提供條件。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在焊縫的熱影響區。為了減少這種不利影響,鈦焊接時應采用軟焊接規范,即應使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
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,不銹鋼鈦金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,不銹鋼鈦金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。
屏蔽氣體覆蓋的重要性,建議采用純氬氣焊接鈦,因為純度高,含水量低。可以使用75/25的氬/氦混合物來提高穩定性并僅在指定時增加滲透。美國焊接協會(AWS)不銹鋼鈦金管批發建議測量焊接氣體純度,以確保其符合每種應用的標準。保護氣體的純度至少為99.995%,不超過百萬分之20(PPM)的氧氣,露點高于-76華氏度。其他應用需要99.999%的純氬氣流量。不銹鋼鈦金管批發用尾罩裝備焊槍很重要。否則,氧氣污染的風險就會增加,隨之而來的是破裂的可能性。一些焊工會制造自己的尾隨防護罩,雖然有很多款式可供購買。尾隨護罩符合管子的形狀,并沿著管子的GTAW割炬。在火炬及其氬氣流動之后,屏蔽為焊縫提供額外的氬保護。將割炬和尾隨保護氣流設置為20立方英尺/小時(CFH)可提供較佳保護氣體覆蓋率。始終使用干凈、無孔的塑料軟管向割炬、拖尾護罩和吹掃裝置輸送保護氣體。
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,不銹鋼鈦金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,不銹鋼鈦金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。