钛在250℃以上吸氢,400℃以上吸氧,600℃以上吸氮,这些元素的渗入将大大降低钛的力学性能。因此氩气对热态焊缝的保护是焊接接头质量优劣的关键因素。钛材管道的焊接保护都是通过管内通氩,管外用专门的保护罩来进行的。耐腐蚀镍及镍合金管保护罩的形式一般有整罩结构、半罩结构和弯头罩结构。管内充氩保护均采用分段充氩的方法。在焊口的两侧200~300mm的地方,作好密封装置,封好充氩。密封装置采用胶皮和不锈钢夹板封口。镍及镍合金管价格出气口采用φ4mm孔径,进气口采用φ8mm孔径,这样可保证将管内空气驱赶干净,达到氩气保护的目的,防止外部空气进入,有利于焊缝成形。进气口应密封严密,防止进氩气时从缝隙处带入空气而导致氩气保护被破坏。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。
钛管焊缝缺陷是由于钛管焊接时,因氩弧焊枪形成的氩气气体维护层只能维护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用,而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。钛管焊接时,气孔是经常碰到的一个主要问题。形成气孔的根本原因是由于氢影响的结果。防止产生气孔的工艺措施主要有:在高纯度的氩气保护下进行焊接,氩气纯度不应低于99.99%。选择焊接合适的工艺参数、焊接规范,增加深池停留时间使用便于气泡逸出,可有效地减少气孔。对熔池施以良好的气体保护,控制好氩气的流量及流速,防止产生紊流现象,影响保护效果。彻底清除钛管、钛板和钛板管眼表面上的氧化皮油污等有机物。可以用化学和机械方法清洗。
当采用火焰炉加热时,应保持炉内为微氧化性气氛,也可在锭坯表面涂保护层,或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低,在加热大截面或高合金化锭坯时,为防止热应力可能引起的锭坯开裂,通常采用低温慢速、高温快速的分段加热法。控制锭坯的加热和终锻温度以及锻造变形量是获得高质量钛板坯的重要保证。钛合金板坯的锻造一般采用水压机和锻锤。为了保证随后的轧制过程顺利进行和保证板材的表面质量,锻造的板坯和铸锭应进行机械加工,剥去表面裂纹及深度达3~4mm的吸气层。
钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金 牌号近30种。使用广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。钛管质量轻,强度高,机械性能优越。它广泛应用于热交换设备,如列管式换热器、盘管式换热器、蛇形管式换热器、冷凝器、蒸发器和输送管道等。目前,很多核电工业把钛管作为其机组标准用管。
钛合金的强度高于一般不锈钢和铝合金,可以达到不锈钢的2倍。例如:TA2是纯钛,TC4是钛合金的,非专业的用户较难在市面找到真正的TC4,因为TA2和TC4从表面基本区分不出来,密度虽然TC4的重一点,但是这个不能作为标准,但是纯钛管和TC4管加工工艺不一样,纯钛都是穿管,TC4不能穿,只能机械加工。简单的肉眼鉴别方法可以参考钛管内壁,机械加工的不光滑,是TC4或其他钛合金的可能性大,而光滑的是纯钛可能性大,不过这个方法不一定准。现在管业发达,不透钢304无缝钢工艺和质量实际上也很好,例如外32内26(壁厚3mm)或外35内28(壁厚3.5mm)的304无缝钢管,(理论上壁厚不变的情况下,外径越小越能承受高压)只要内外无明显变形或损伤,临界点都是可以承受二十mpa左右的气压,但这是临界点,它随时有可能会炸!