钛合金焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小,钛管厂家认为这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶在晶界很少生成,加之有效结晶温度区间窄小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝金属不会产生热裂纹。合金管厂家至金属离子铜离干和铁离子具有非常明显的缓蚀作构,但是需要达到一个临界浓度之后才可以起作用;氧化性无机化合物有硝酸、氯气、氯酸钟、重铬酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等。定制合金管氧化性有机化合物有硝基或亚硝基化合物、氮化合物等;络合性有机缓蚀剂与氧化性有机化合物不同,它可以在任何浓度下起到缓蚀作用,没有临界浓度的概念,只是作用大小不同而已。
气孔问题。焊接钛及其合金时,经过焊缝RT后经常会发现在熔合线附近产生聚集型气孔。气孔主要为氢气孔。由于氢在钛中的溶解度随温度的升高而降低,焊接时熔合线附近的温度高,会引起氢脱溶而出。如果焊接区周围气氛中的氢分压高,则熔融金属中的氢不容易析出,于是便聚集形成氢气孔。焊接完成后主要通过焊缝外观表面颜色判断焊缝质量的好坏,焊缝表面的颜色主要与氩气保护、破口清洁度等有直接关系。钛管如果在焊接过程中焊缝表面出现蓝色或是青紫色应立即停止焊接,查找原因及时改进焊接措施;如果焊缝表面出现暗灰色应立即停止焊接进行返修,将暗灰色部分全部铲除,重新焊接。
焊接钛管进行辊涨的原则和工艺与无钛缝管是一样的。但是焊珠的存在要求考虑附加的因素,以便确定好的及稳定的辊涨工艺。在这些因素中,重要的是管材的冶金质量及表面状态。例如,希望用退火状态而不是焊接状态的管子,对于管板设计的紧配合连接来说必须避免过分凸出的补径焊珠,事实证明,空气退火的头部带有拋光环的扩口管的结合强度比在光亮退火或光亮应力消除退火状态下扩涨的管子要更好些。另一方面,粗糙的管表面或管板表面可改善机械强度,但密封性差。采用精密机加工或机加工加铰管板孔的方法制造的钛管板孔表面光洁度为0.75-1.5-101,管头拋光环光洁度也达到同一水平,这样强度和密封性就能达到佳配合。
工业规模熔炼的钛合金锭一般为3~6t,大型铸锭达15t。通常用真空自耗电极电弧炉熔得的铸锭为圆形。近年也采用其他方法,如等离子熔炼、电子束熔炼、壳式熔炼和电渣熔炼等,熔得钛合金扁锭和方锭。例如日本采用等离子束炉熔炼得重达3t的扁锭,直接供轧制板带之用。锻造是破碎铸态结晶组织、改善材料性能和获得一定尺寸、形状板坯的主要方法。板坯锻造前的加热过程中,钛合金很容易与空气发生强烈反应,形成氧化皮和吸气层,降低材料的塑性和其他性能。因此,常采用感应加热或在气密性好的室状电阻炉中加热。
将氧化钛矿石与氯结合以制备氯化钛。这一步是大多数其他金属可以跳过的,因为它们在加工之前不必将氧化物转化为氯化物。这是一个需要更多时间和金钱的额外步骤。接下来,使用镁或钠作为还原剂还原氯化钛以形成钛。该过程的这一部分必须在钢制反应器内进行,该反应器被焊接封闭并加热至120℃。必须这样做是因为钛具有很强的反应性,混合物中的任何氧气都会导致非常脆的金属。(通常在氩气而不是氧气的受控环境中进行处理。)不幸的是,这意味着钛只能分批加工,不像铁和其他金属在高炉中连续流动。对于钛,必须将材料加入并密封到反应器中几天,然后才能打开并除去钛。总的来说,提取和加工可能需要长达17天。大的反应堆每天可以生产大约一吨的钛,这也不错,但是用于铁的大型高炉每天可以生产多达10,000吨。