氣雜質(zhì)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(fā)生劇烈反應(yīng),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(zhì)量分數(shù)為0.01%~0.05%時,鈦螺旋盤管批發(fā)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(fā)不采取相應(yīng)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(zhì)對焊縫金屬性能的影響,其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外可能被納入池中的雜質(zhì)。其來源可能是焊接操作環(huán)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(fā)焊接前用棉紗擦洗接頭可能會留下棉毛、焊接生產(chǎn)環(huán)境和鋼焊接產(chǎn)生混合的銹、濕等有機物質(zhì)。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(shù)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(fā)通過熔池結(jié)晶,這些化合物進入鈦的晶格內(nèi),形成變形的外區(qū),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(zhì)元素含量超標,尤其是有機雜質(zhì),有害無益。這是因為這些雜質(zhì)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(zhì)中熱腐蝕傾向很高。但實際上鈦是非常穩(wěn)定的,在氧化、中性、弱還原等各種介質(zhì)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(zhì)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(fù)或恢復(fù)。結(jié)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(shù)。鈦螺旋盤管批發(fā)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(fā)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(jīng)常發(fā)生縫隙腐蝕或點蝕的環(huán)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(shè)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(shù)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(zhì),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(shù)界使用。7.抗拉強度與其屈服強度接近,這種性質(zhì)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(dǎo)熱系數(shù)低于碳鋼和銅,但由于鈦螺旋盤管批發(fā)產(chǎn)品的優(yōu)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(jié)的,如果在表面冷卻,就可以降低熱群。由于表面沒有結(jié)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(yīng)的一種。鈦吸氣主要是指與碳,氫,氮,氧在高溫下反應(yīng)。
鈦管在哪些領(lǐng)域遇到了瓶頸?我國鈦螺旋盤管批發(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。鈦螺旋盤管批發(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。
當鈦管中氫含量過高時,鈦螺旋盤管批發(fā)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(yīng)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(nèi)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(nèi)部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)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(yīng)在保證隕石熱處理的前提下,鈦螺旋盤管批發(fā)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(yīng)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。