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。鎳鈦管廠家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,鎳鈦管廠家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,鎳鈦管廠家防止鐵粉、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),鎳鈦管廠家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。鎳鈦管廠家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,鎳鈦管廠家應放置在清潔焊絲管內,以防再次污染。
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,鎳鈦管廠家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。鎳鈦管廠家通過熔池結晶,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。
世界上主要有八個鈦生產國,按美國、俄羅斯、日本、中國、英國、法國、德國、意大利排名。近年來,受包括中國、日本在內的亞洲各國經濟增長的拉動,特別是以中國為核心的石化、軍工等行業用鈦量的快速增長,世界鈦材的需求量迅速增加。每年以兩位數的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產大國,2012年產量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產量居全球第2位,2012年產量在3.0萬t左右;中國鎳鈦管廠家2012年生產鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產量也達到了1.9萬t左右;歐洲近兩年鈦材的產量變化不大。但是,與發達國家在鈦材料深加工和應用方面的優勢相比,國內鈦材料的發展相對廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。鎳鈦管廠家生產的少量技術含量高的成品主要用于軍工產品,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領域。在國外,如英國IMI公司研制的M1834合金、美國Timet公司研制的Ti-1100鈦合金等鈦合金系列均己成為先進航空發動機上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室溫塑性和高溫抗氧化性能較好,已陸續應用于汽車排氣系統。
一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富鈦偏析和條狀α偏析外,較危險的是間隙型α穩定偏析(I型α偏析),鎳鈦管廠家的產品其周圍常伴有細孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構成危險缺陷。二、夾雜物是由高熔點和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鎳鈦管廠家生產的產品是由鈦合金成分中的高熔點、高密度元素熔化不充分而留在基體中(如鉬夾雜物)形成的,也有冶煉原料(特別是回收料)中混入的硬質合金工具碎片或電極焊接工藝不當(鈦合金冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),如鎢極電弧焊,留下鎢夾雜物、鈦夾雜物等高密度夾雜物。夾雜物的存在很容易導致裂紋的發生和擴展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯1977年的數據中,為了對鈦合金進行X射線檢測,必須記錄直徑為0.3-0.5mm的高密度夾雜物)。三、殘余縮孔引起的缺陷,見實例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴展速度,導致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動性差,導熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內部變形不均勻明顯,內外溫差大等原因,容易在鍛件內部產生剪切帶(應變線),嚴重時會引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當外,由于鍛造過程中變形的熱效應,容易引起過熱。