世界上主要有八個(gè)鈦生產(chǎn)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(nèi)的亞洲各國經(jīng)濟(jì)增長的拉動(dòng),特別是以中國為核心的石化、軍工等行業(yè)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(shù)的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產(chǎn)大國,2012年產(chǎn)量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位,2012年產(chǎn)量在3.0萬t左右;中國純鈦管廠家2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1.9萬t左右;歐洲近兩年鈦材的產(chǎn)量變化不大。但是,與發(fā)達(dá)國家在鈦材料深加工和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)相比,國內(nèi)鈦材料的發(fā)展相對(duì)廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。純鈦管廠家生產(chǎn)的少量技術(shù)含量高的成品主要用于軍工產(chǎn)品,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領(lǐng)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(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(xù)應(yīng)用于汽車排氣系統(tǒng)。
鈦盤管的應(yīng)用范圍,純鈦管廠家將鈦線圈廣泛應(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?yàn)殁伜秃踅橘|(zhì)的反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生切、惰性、強(qiáng)粘結(jié)、強(qiáng)氧化膜以保護(hù)自身免受腐蝕。即使被機(jī)械性磨損也會(huì)很快自愈或重新再生。綜上所述,鈦是具有強(qiáng)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(jìn)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(duì)硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣、高溫氯化物生產(chǎn)中對(duì)金屬的新需求,純鈦管廠家開發(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。
焊前準(zhǔn)備1)焊接場(chǎng)地及環(huán)境,焊接環(huán)境應(yīng)清潔、無煙、無塵、獨(dú)立。施焊環(huán)境的自然條件為:風(fēng)速≥1.5m/s,相對(duì)濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時(shí)不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時(shí),應(yīng)將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,純鈦管廠家防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和開啟門窗,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)鋪設(shè)橡膠墊。(2)保護(hù)罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護(hù),必須制作保護(hù)效果好、焊接操作方便的保護(hù)罩。因?yàn)楸Wo(hù)罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接試驗(yàn),最終確定了保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護(hù)罩制作時(shí)可以考慮在保護(hù)罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應(yīng)進(jìn)行加工,例如,坡口應(yīng)使用坡口機(jī)、氣動(dòng)內(nèi)磨機(jī)、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進(jìn)行加工。加工坡口時(shí),請(qǐng)慢慢加工(或用冷卻水冷卻),純鈦管廠家以免加工時(shí)溫度過高。切削后的坡口表面應(yīng)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(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進(jìn)行表面清掃。純鈦管廠家可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機(jī)械清理或化學(xué)清洗,機(jī)械清理時(shí)允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應(yīng)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(shí)在4小時(shí)內(nèi)焊接,過期焊接應(yīng)再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,純鈦管廠家應(yīng)放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,純鈦管廠家生產(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)瞬間長短差異對(duì)熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。純鈦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,為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(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。