鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕及無(wú)磁性等優(yōu)異性能,被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、電力及船舶等領(lǐng)域。自20世紀(jì)50年代以來(lái),鈦已成為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料,成為高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)輪和葉片選用的材料之一。隨著航天工業(yè)的發(fā)展,鈦合金工業(yè)作為一個(gè)起步較晚的新興產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,特別是近年來(lái),國(guó)際鈦合金的產(chǎn)量和市場(chǎng)需求經(jīng)歷了高速發(fā)展期,鈦的產(chǎn)量在過(guò)去四年中翻了一番。鈦冷卻器(TitaniumCondenser),為制冷系統(tǒng)的機(jī)件,屬于鈦換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體,鈦螺旋盤(pán)管廠家將鈦管中的熱量,以很快的方式,傳到鈦管附近的空氣中。冷卻器工作過(guò)程是一個(gè)熱釋放過(guò)程,因此冷卻器溫度較高。發(fā)電廠必須用很多冷卻器冷凝渦輪排出的蒸汽。在冷凍廠中用冷卻器來(lái)冷凝氨和氟利昂之類(lèi)的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷卻器使烴類(lèi)及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過(guò)程中,鈦螺旋盤(pán)管廠家將蒸汽轉(zhuǎn)化為液體的裝置也稱(chēng)為冷凝器。所有冷卻器都是帶走氣體或蒸汽的熱量運(yùn)行。
鈦管在哪些領(lǐng)域遇到了瓶頸?我國(guó)鈦螺旋盤(pán)管廠家生產(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。鈦螺旋盤(pán)管廠家的該項(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。
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);鈦螺旋盤(pán)管廠家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。鈦螺旋盤(pán)管廠家在生產(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。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦螺旋盤(pán)管廠家生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時(shí)開(kāi)始發(fā)生組織的固態(tài)轉(zhuǎn)變。886°C一下晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu),成為α鈦;高于886°C時(shí)α結(jié)構(gòu)的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的β鈦。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個(gè)瞬間長(zhǎng)短差異對(duì)熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長(zhǎng)越有利于柱狀晶生長(zhǎng)。鈦螺旋盤(pán)管廠家由于鈦具有熔點(diǎn)高(1668°C)、熱容量大和導(dǎo)熱性能差等特性,所以焊接時(shí)焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強(qiáng)制冷卻的好壞影響,寒風(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長(zhǎng),為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長(zhǎng)和接頭熱影響區(qū)的擴(kuò)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(qiáng)度端口通常出現(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響,鈦焊接時(shí)應(yīng)采用軟焊接規(guī)范,即應(yīng)使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
什么是鈦焊縫中常見(jiàn)且不可避免的缺陷?氣孔是鈦焊縫中常見(jiàn)且不可避免的缺陷。氣孔是鈦材焊接中常見(jiàn)的工藝缺陷。氣孔生成的機(jī)制是:焊接過(guò)程中融入液態(tài)金屬的氣體經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、脫溶、成核、長(zhǎng)大等過(guò)程而形成氣泡。由于熔池的凝固結(jié)晶速度很快,長(zhǎng)大的氣泡來(lái)不及逸出液態(tài)金屬時(shí)就以氣孔的形式殘留在固態(tài)金屬中。釀成氣孔的氫氣和一氧化碳等氣體主要由有機(jī)物的污染物晶電弧熱作用產(chǎn)生的。鈦螺旋盤(pán)管廠家有時(shí)焊接前對(duì)焊件和焊材做了充分清潔、清洗、清漆保護(hù)的效果也理想,但寒風(fēng)中仍然有氣孔。這表明重要的污染源并沒(méi)有完全清除。實(shí)踐證明,有一個(gè)重要的氣源往往被忽略,那就是空氣中的水分。一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。在兩種不通空氣濕度的環(huán)境中焊接:一種情況是在陰雨天氣環(huán)境中,相對(duì)濕度在90%以上焊接,另一種是在陽(yáng)光明媚晴朗天氣環(huán)境中,濕度小于40%焊接。其他焊前清洗、清洗和焊接操作是一樣的。陰雨天空氣濕度較大時(shí)鈦焊縫中存在的氣孔既多又大,鈦螺旋盤(pán)管廠家在空氣濕度較小的情況下的焊縫中沒(méi)有見(jiàn)到氣孔。這也表明氣孔的產(chǎn)生與空氣濕度有關(guān)。