氣雜質對金屬焊接性能的影響,鈦具有較高的化學活躍性,與空氣中的氧、氮具有極高的親和力。溫度較低時,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,鈦開始吸收氧,并將氧溶解于鈦中。當溫度再次升高時,鈦的活性急劇增加,與氧發生劇烈反應,形成氧化鈦。鈦在300°C以上開始吸氫,在700°C以上開始吸收氮。由于鈦被氧和氮污染,鈦的強度和硬度增加,而塑性降低。氧氣比氮氣的影響更大。鈦中氫的質量分數為0.01%~0.05%時,鈦螺旋盤管批發會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源。在焊接過程中,熔池就像一個小型冶金爐,熔融金屬與空氣接觸。如果鈦螺旋盤管批發不采取相應的防護措施,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,拉伸強度上升,嚴重的情況下裂,塑性等于0。
其他雜質對焊縫金屬性能的影響,其他雜質是指除氣體雜質外可能被納入池中的雜質。其來源可能是焊接操作環境不潔凈,焊工佩戴臟手套接觸油后留下的焊件,鈦螺旋盤管批發焊接前用棉紗擦洗接頭可能會留下棉毛、焊接生產環境和鋼焊接產生混合的銹、濕等有機物質。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。當這些元素的數量超過鈦溶解度時,會形成二氧化鈦、氫化鈦、氮化鈦、碳化鈦等化合物。鈦螺旋盤管批發通過熔池結晶,這些化合物進入鈦的晶格內,形成變形的外區,從而改變鈦的力學性能。少量的微量元素被納入鈦中,如果不超過允許的范圍仍有可能,有時人們希望。但不允許雜質元素含量超標,尤其是有機雜質,有害無益。這是因為這些雜質元素使鈦焊縫的力學性能變差,耐蝕性降低,也是冷風氣孔的根源。
鈦盤管中鈦的10個性能:1.密度小,比強度高,鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁,低于鋼、銅、鎳。2.耐腐蝕性能,鈦是一種很活躍的金屬。其平衡電位很低,在介質中熱腐蝕傾向很高。但實際上鈦是非常穩定的,在氧化、中性、弱還原等各種介質中都具有耐腐蝕性。由于鈦與氧具有很強的密和力,在含氧空氣或含氧介質中,鈦表面形成致密、強粘連的惰性氧化膜,可防止基體腐蝕。即使是機械磨損,也可以自我恢復或恢復。結果表明,鈦是一種具有較強鈍化傾向的金屬,中溫低于315c的氧化鈦薄膜保持了這一特性。為了提高鈦的耐腐蝕性研究了鈦的氧化、電鍍、等離子噴涂、離子滲氮、離子注入和激光處理等表面處理技術。鈦螺旋盤管批發為了滿足硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯和高溫氯化物等金屬材料的使用要求,研制開發了一系列抗腐蝕鈦合金,如鈦鉬合金、鈦鈀和鈦鉬鎳合金。鈦鑄件由鈦32鉬合金制成。在經常發生縫隙腐蝕或點蝕的環境中局部使用Ti-0.3Mo-0.8Ni合金或Ti-0.2Pd合金,取得了良好的效果。3.耐熱性能好,新型鈦合金可在600℃或高溫下長期使用。4.耐低溫性能好,鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的減低而上升,但塑性變化卻不大。在-196-253℃的低溫下保持良好的延展性和韌性,避免金屬的冷脆性,是低溫容器、儲罐等設備的理想材料。5.抗阻尼性能好,與鋼和銅相比,鈦在受到機械振動和電振動后具有更長的振動衰減時間。利用鈦的這一性能可作音叉、學術上的粉碎機振動元件和音響揚聲器的振動薄膜等。6.無磁性、無污質,鈦是一種非磁性金屬,在大磁場中不被磁化。無污染,與人體組織和血液相容性好,被學術界使用。7.抗拉強度與其屈服強度接近,這種性質表明,鈦金屬的屈服強度(拉伸強度/屈服強度)比很高,說明成形過程中鈦金屬的塑性變形很差。由于鈦的屈服度與彈性模量比值大,使鈦在成形過程中的回彈性變大。8.換熱性能好,雖然鈦金屬的導熱系數低于碳鋼和銅,但由于鈦螺旋盤管批發產品的優異的耐腐蝕性,其壁厚可以大大降低,表面與蒸汽之間的傳熱是凝結的,如果在表面冷卻,就可以降低熱群。由于表面沒有結垢,鈦的傳熱性能可以明顯提高。9.彈性模量低,鈦的彈性模量在常溫時為106.4GMPa,為鋼的57%。10.吸氣性能,鈦是一種在高溫下與許多元素和化合物反應的一種。鈦吸氣主要是指與碳,氫,氮,氧在高溫下反應。
鈦管在哪些領域遇到了瓶頸?我國鈦螺旋盤管批發生產的鈦管、鈦合金管在冷卻器領域的應用瓶頸,國外鈦管與管板之間的連接采用常規的膨脹接頭,膨脹接頭長度為管板厚度的90%,管板長度的10%為鈦管與管板的1mm間隙,這種結構用于高鹽、高濕空氣環境,管板采用復合材料(降低產品成本),鈦管與管板容易發生電化學腐蝕,從而導致管板腐蝕,從而導致鈦管與管板的連接失效,以及漏水、渦輪發電機故障。鈦螺旋盤管批發的該項目核電動輪發電機空氣冷卻器的制造技術和重要技術參數,國外目前處于保密階段,國外空氣冷卻器中國獨資企業也無法制造同類鈦管空氣冷卻器。
當鈦管中氫含量過高時,鈦螺旋盤管批發由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強度會急劇下降,因此鈦管中氫含量不應超過0.015%。為了減少氫吸收量,零件在熱處理前必須去除指紋、軋制廠的印記、油脂等殘留物,熱處理爐內的氣氛中沒有水蒸氣。如果鈦管的氫含量超過允許值,必須通過真空退火去除。去氫的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的壓力下保持2—4小時。當溫度不超過540℃時,鈦管表面的氧化膜不會顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時,氧化速度會迅速加快,同時氧氣向材料內部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導致零件表面出現裂紋和損傷。有機械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學方法如酸洗和化學研磨以去除氧污染層。熱處理時,應在保證隕石熱處理的前提下,鈦螺旋盤管批發盡可能縮短加熱時間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮氣等)的加熱爐中進行。)。適當應用還可以避免或減少在空氣爐中加熱鈦管零件造成的污染。