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,鈦翅片管批發(fā)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的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷卻器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過(guò)程中,鈦翅片管批發(fā)將蒸汽轉(zhuǎn)化為液體的裝置也稱為冷凝器。所有冷卻器都是帶走氣體或蒸汽的熱量運(yùn)行。
屏蔽氣體覆蓋的重要性,建議采用純氬氣焊接鈦,因?yàn)榧兌雀?,含水量低。可以使?5/25的氬/氦混合物來(lái)提高穩(wěn)定性并僅在指定時(shí)增加滲透。美國(guó)焊接協(xié)會(huì)(AWS)鈦翅片管批發(fā)建議測(cè)量焊接氣體純度,以確保其符合每種應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)氣體的純度至少為99.995%,不超過(guò)百萬(wàn)分之20(PPM)的氧氣,露點(diǎn)高于-76華氏度。其他應(yīng)用需要99.999%的純氬氣流量。鈦翅片管批發(fā)用尾罩裝備焊槍很重要。否則,氧氣污染的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加,隨之而來(lái)的是破裂的可能性。一些焊工會(huì)制造自己的尾隨防護(hù)罩,雖然有很多款式可供購(gòu)買(mǎi)。尾隨護(hù)罩符合管子的形狀,并沿著管子的GTAW割炬。在火炬及其氬氣流動(dòng)之后,屏蔽為焊縫提供額外的氬保護(hù)。將割炬和尾隨保護(hù)氣流設(shè)置為20立方英尺/小時(shí)(CFH)可提供較佳保護(hù)氣體覆蓋率。始終使用干凈、無(wú)孔的塑料軟管向割炬、拖尾護(hù)罩和吹掃裝置輸送保護(hù)氣體。
鈦設(shè)備在石油行業(yè)的應(yīng)用:尿素不僅是優(yōu)質(zhì)肥料,也是石化工業(yè)的原料。自1963生產(chǎn)的襯鈦尿素合成塔投產(chǎn)以來(lái),目前已有近萬(wàn)臺(tái)設(shè)備在全世界運(yùn)行,鈦翅片管批發(fā)實(shí)踐表明襯鈦合成塔無(wú)明顯腐蝕。而316L不銹鋼的折算腐蝕速度為4.1—4.5mm/a。因此,鈦比不銹鋼具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。除了襯鈦尿素合成塔外,國(guó)內(nèi)從70年代以來(lái),先后使用了C02汽提塔、換熱器、混合器和泵閥等。在含硫和鹽高的原油煉制中,鈦制設(shè)備是理想的。國(guó)外在常壓蒸餾裝置、污水處理設(shè)備、脫硫分離塔的冷凝器和汽提塔的散熱器等許多工序都成功選用鈦制設(shè)備多年。我國(guó)也已在該系統(tǒng)中采用鑄鈦海水泵、催化裂化分餾中的鈦制冷凝器、深冷分離鈦冷凝器和多孔鈦板等,都已正常操作運(yùn)行十年以上。氯化碳?xì)浠衔锸鞘I(yè)中常用的品種之一。由于涉及到氯化反應(yīng),不銹鋼設(shè)備已難勝任。鈦在國(guó)外已用于制造二氯甲烷蒸餾塔、三氯乙烷換熱器、冷凝塔和分餾塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯換熱器和多氯盤(pán)管加熱器。我國(guó)在氯乙烯生產(chǎn)中,冷卻塔、廢水汽提塔和廢水貯罐的塔板支承架、接管、法蘭密封面,采用了Ti-0.2Pd的襯里,已使用近十年未見(jiàn)腐蝕。而鈦管道、接頭和氣體分布器等都已采用鈦材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯為原料,從異丙苯和過(guò)氧化異丙酯中提取苯酚和丙酮是一種新的工藝。國(guó)外在十幾年前就采用鈦設(shè)備,我國(guó)此項(xiàng)工藝尚在開(kāi)發(fā)之中。在舊工藝中,苯磺化堿溶液生產(chǎn)苯酚,鈦翅片管批發(fā)采用鈦反應(yīng)器、鈦線圈冷卻器和離子化氮化鈦攪拌軸套及鈦靶。
先切斷進(jìn)料桿的末端,鈦翅片管批發(fā)顯示出純凈、無(wú)污染的點(diǎn),開(kāi)始焊接。啟動(dòng)氬氣流幾秒鐘,然后引弧,確保焊接區(qū)域完全覆蓋。利用變頻器的高頻電弧啟動(dòng)功能。割炬角度、割炬速度和填絲角度與焊接不銹鋼相似,為焊接鈦管提供了較佳條件。用鈦制造焊接熔池相當(dāng)容易,但它可能不容易移動(dòng)。將焊接熔池與電弧和填充棒一起推動(dòng)通??梢垣@得良好效果,但在焊接時(shí)鈦翅片管批發(fā)必須將填充棒保持在保護(hù)氣體外殼內(nèi)。因?yàn)檫^(guò)多的熱量會(huì)使焊縫破裂,所以減少熱量輸入也很重要。使用填充金屬的dab技術(shù)(以穩(wěn)定的行進(jìn)速度)。完成焊接后,允許20到25秒的后續(xù)流動(dòng)以保護(hù)接縫,因?yàn)樗鼤?huì)冷卻到800華氏度以下的閾值。阻止氧與鈦反應(yīng)。一些焊接可能需要低于500華氏度的溫度。一旦焊接完成,鈦就能顯示出它的本來(lái)面目。焊接接頭的顏色表明保護(hù)氣體保護(hù)焊縫免受污染以及氧化層厚度的程度(見(jiàn)圖2)。除了視覺(jué)檢查、染料滲透、硬度檢查、X射線檢查、超聲檢查和破壞性檢查外,還可以確定鈦焊縫的質(zhì)量。
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機(jī)組管道(約5萬(wàn)條凝汽器管)價(jià)格為例,根據(jù)凝汽器的使用時(shí)間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。鈦翅片管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)問(wèn)題:1.腐蝕問(wèn)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(zhì),在海水和河水交替出現(xiàn)的微咸水中,情況更加嚴(yán)重。傳統(tǒng)銅平臺(tái)金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應(yīng)力腐蝕等。鈦具有優(yōu)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(chǎn)生含毒物質(zhì),鈦管內(nèi)壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應(yīng)的清洗裝置。2.吸氫問(wèn)題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)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(shí)就發(fā)生,高溫時(shí)(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過(guò)限量就會(huì)在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時(shí)鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機(jī)組改造時(shí),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(hù)裝置,防止電化學(xué)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(dāng)保護(hù)電位低于0.75V(SCE)時(shí),出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達(dá)到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會(huì)吸氫。3.震動(dòng)問(wèn)題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會(huì)因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動(dòng)而損壞。為了避免鈦管的振動(dòng)問(wèn)題,在制造屏蔽鈦凝固器時(shí),鈦翅片管批發(fā)必須確定適當(dāng)?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時(shí),必須檢查原來(lái)的隔板間隔是否適用。
在氬弧焊接鈦線圈時(shí),合適的保護(hù)罩可以有效地保持鈦線圈在富氬環(huán)境中的高溫區(qū),有效隔離空氣。鈦導(dǎo)熱系數(shù)低,從高溫區(qū)冷卻需要很長(zhǎng)時(shí)間,浪費(fèi)氬氣,降低焊接效率,鈦管焊接時(shí)采用管內(nèi)水冷,節(jié)約氬氣,鈦翅片管批發(fā)大幅提高焊接效率。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、穩(wěn)定、易控制。鈦盤(pán)管橫截面為圓形,流動(dòng)阻力小,通道大,適用于高粘度的液體物料。由于熱管較短,管壁溫度均勻,冷凝水能及時(shí)排除,傳熱面利用率較高。傳熱面積小,液料對(duì)流循環(huán)差,易結(jié)垢??筛鶕?jù)材料的液面高度獨(dú)立控制各層線圈管的加熱蒸汽破碎和壓力,以滿足生產(chǎn)或運(yùn)行的需要。使用時(shí),不得將蒸汽引入暴露在液面下的盤(pán)管中,鈦翅片管批發(fā)只有在液體材料浸沒(méi)后才能引入蒸汽。由于盤(pán)管結(jié)構(gòu)尺寸較大,加熱蒸汽壓力不宜過(guò)高,一般為0.7—1.0mpa。材料液受熱時(shí)間長(zhǎng),在一定程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量。鈦盤(pán)管用于石油、石化、精細(xì)化工、氯堿、純堿、制藥、中間體、農(nóng)藥、化肥、有機(jī)合成、冶金、冶煉、電鍍、電解、制鹽、紡織、水處理、焦化、鈦白等多個(gè)行業(yè)。