鈦盤管用于沿海電站的冷凝器。在1960年代之前使用了鋁黃銅管或B30白色黃銅管。隨著海水污染的增加,使用壽命大大縮短。高壓鈦管批發(fā)生產(chǎn)的全鈦冷凝器早在1960年代就已在英國使用。1970年代,日本推出了薄壁(0.3-0.5mm)焊接鈦管冷凝器,成本大大降低。1987年之前,高壓鈦管批發(fā)生產(chǎn)的鈦制冷凝器在30%的發(fā)達國家中使用。由于對核電廠安全運行和可靠性的要求較高,重點介紹了鈦冷凝器的使用。他們中的大多數(shù)使用薄壁焊接鈦管和無縫鈦管。中國從1970年代末開始測試國內(nèi)鈦管。自1983年以來,在9個電廠中使用了18個全鈦冷凝器,包括浙江臺州電廠,上海金山熱電廠和浙江鎮(zhèn)海電廠。他們共享700噸鈦管。結(jié)果令人滿意。
鈦材質(zhì)的性能,因為鈦合金在物理、化學(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,高壓鈦管批發(fā)在結(jié)構(gòu)設(shè)計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)簡單,同時良好的結(jié)構(gòu)也容易清洗焊接頭附近的表面,用氣體保護焊接。鈦可以焊接錯誤的金屬、鎳、負荷、鉛金屬,焊后不會產(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,高壓鈦管批發(fā)在設(shè)計中應(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)。
鈦盤管的應(yīng)用范圍,高壓鈦管批發(fā)將鈦線圈廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、發(fā)電、海水淡化、氯堿、制鹽和鈦線圈,也用于生產(chǎn)二氧化鈦、甘氨酸、硝胺酚、農(nóng)藥、燃料化學(xué)、農(nóng)藥中間體、氰尿酸、二氯氰尿酸、氰尿酸和氰尿酸。當(dāng)然,一般來說,鈦在氧化、中性和弱還原介質(zhì)中都具有耐腐蝕性,因為鈦和含氧介質(zhì)的反應(yīng)會產(chǎn)生切、惰性、強粘結(jié)、強氧化膜以保護自身免受腐蝕。即使被機械性磨損也會很快自愈或重新再生。綜上所述,鈦是具有強鈍化傾向的金屬。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展,各種新材料制成的設(shè)備被廣泛應(yīng)用于石油、化工、航空航天、醫(yī)療等行業(yè),并衍生出不同的設(shè)備。針對硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣、高溫氯化物生產(chǎn)中對金屬的新需求,高壓鈦管批發(fā)開發(fā)了鈦鉬、鈦鈀、鈦鉬鎳等系列耐蝕鈦合金。鈦合金可在≥600℃溫度下長期使用。雖然鈦的導(dǎo)熱系數(shù)低于碳鋼、銅等金屬,但由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能,使其壁厚可以變薄,表面和蒸汽的傳熱方式為凝結(jié),表面不規(guī)模,大大降低了熱阻,使鈦具有較好的傳熱性能。
鈦管在哪些領(lǐng)域遇到了瓶頸?我國高壓鈦管批發(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(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)電機故障。高壓鈦管批發(fā)的該項目核電動輪發(fā)電機空氣冷卻器的制造技術(shù)和重要技術(shù)參數(shù),國外目前處于保密階段,國外空氣冷卻器中國獨資企業(yè)也無法制造同類鈦管空氣冷卻器。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,高壓鈦管批發(fā)生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時開始發(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。這個轉(zhuǎn)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(jié)晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。高壓鈦管批發(fā)由于鈦具有熔點高(1668°C)、熱容量大和導(dǎo)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(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長,為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(qū)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(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響,鈦焊接時應(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。