钛合金管在加热时除有冷加工组织的回复及再结晶过程外,还有化合物的溶液和a→β的多型性转变。为了改善钛合金和钛板的性能,除了通过必要的合金化外,一般还要采用适当的热处理。钛合金和钛板的回复过程也是在一定温度下,通过空位及位错的运动使形变时产生的大部分第二类内应力消除的过程。发生回复过程的温度低于再结晶温度,一般在500~650℃。同其它金属一样,钛合金板和钛板的再结晶过程也是在变形后的组织上,在结晶晶粒的生核长大过程。此时晶格类型不发生变化,但有力学性能的变化。这一过程受到冷变形程度、加热温度及保温时间的影响,并可通过冷变形率、加热温度和再结晶晶粒尺寸的三维再结晶出来。
合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
钛密度小、比强度高、耐腐蚀、高弹性、低阻尼、无磁性和高低温性能好等特点,被誉为“太空金属”、“海洋金属”,广泛应用于航空航天、海水淡化、船舶、化工、汽车、电力等诸多国民经济和国防建设领域。耐腐蚀钛合金管由于无缝管成品率低、生产周期长,造价高,而纯钛焊管的生产工序短、生产成本低、生产效率高,大力发展薄壁焊管便成为当今管材生产的一种趋势。钛合金管厂家在日本、欧美,钛及钛合金薄壁无缝管材正在逐步为钛焊管所取代,应用于滨海电站和核电站中的冷凝器及凝汽器中,不仅提高了热交换效率,还提高了冷凝器和凝汽器机组的使用寿命,经济效益显著。
对全位置焊接的焊口,充氩比较困难,因为焊口两端距离都较长,还有弯头件等。充氩采用分段充氩方法,在该道焊缝组对前,就将密封垫片(由不锈钢夹板与胶皮组成,充氩管为软胶管,并联一根有一定强度的不锈钢丝)放置在管道内距焊口200~300mm处。待焊缝组对焊接完成后,将密封垫片取出即可。以上针对管道焊接的保护罩设计大都是采用管材规格成套制作的办法,显然,在管材规格不多时是可以适用的,但当规格多,成本高,在施工中频繁拆装,十分不便。下面介绍一种操作简便的局部保护拖罩,有效的解决钛管现场焊接保护的难题。
钛管爆破压力为61.76MPa,钛焊管纵焊缝处出现一细小裂纹,管内水从焊缝处爆破冲出。无缝钛管:爆破压力为68.10MPa,管子试压装堵头连接处出现较大裂纹,管内水从管与堵头连接处爆破冲出,无缝管本身未发生破坏。钛管换热器、冷凝器、凝汽器等在使用过程中因受壳程流体诱发的振动,引起不同流体的漩涡、抖振、弹性激振及声学共振,这些振荡组合起来就形成剧烈振动,从而导致管子不断撞击折流板,产生管子被折流板边缘切割穿透、管子与管板连接处被拉裂至发生泄露等现象。因此对钛焊管和钛无缝管进行疲劳振动试验,统计在同等条件下钛焊管和钛无缝管的疲劳次数,以确定用钛焊管代替钛无缝管后是否对设备使用寿命有影响。