一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富钛偏析和条状α偏析外,较危险的是间隙型α稳定偏析(I型α偏析),钛合金管厂家的产品其周围常伴有细孔、裂纹,含氧、氮等气体,脆性较大。富铝型α稳定偏析(II型α偏析)也伴有裂纹和脆性,构成危险缺陷。二、夹杂物是由高熔点和高密度金属夹杂物引起的缺陷,钛合金管厂家生产的产品是由钛合金成分中的高熔点、高密度元素熔化不充分而留在基体中(如钼夹杂物)形成的,也有冶炼原料(特别是回收料)中混入的硬质合金工具碎片或电极焊接工艺不当(钛合金冶炼一般采用真空自耗电极重熔法),如钨极电弧焊,留下钨夹杂物、钛夹杂物等高密度夹杂物。夹杂物的存在很容易导致裂纹的发生和扩展,因此不存在缺陷(例如,在苏联1977年的数据中,为了对钛合金进行X射线检测,必须记录直径为0.3-0.5mm的高密度夹杂物)。三、残余缩孔引起的缺陷,见实例。四、孔洞,孔不一定是单一的,也可能是多个密集的,这将加速低周疲劳裂纹的扩展速度,导致提前疲劳破坏。五、裂纹主要指锻造裂纹。钛基体的粘度大,流动性差,导热性差,因此在锻造变形过程中,由于表面摩擦力大,内部变形不均匀明显,内外温差大等原因,容易在锻件内部产生剪切带(应变线),严重时会引起裂纹,其取向通常是沿着较大变形应力方向。六、过热引起的缺陷钛合金的导热性较差,除了锻造或原材料加热不当外,由于锻造过程中变形的热效应,容易引起过热。
钛材质的性能,因为钛合金在物理、化学、力学、耐腐蚀等方面都是优良的。和工艺性能,钛合金管厂家在结构设计中不可能盲目套用常用黑色金属和其他有色金属设备的结构。钛和钛合金的力学性能与钢不同,钛材屈强比高,塑性变性范围狭窄,冷冲压和冷弯事件反弹大,钛制设备结构简单,同时良好的结构也容易清洗焊接头附近的表面,用气体保护焊接。钛可以焊接错误的金属、镍、负荷、铅金属,焊后不会产生脆性,这也是由于这些金属在钛中的溶解性。但是钛和钢等金属的互熔特性较差,钛等金属不能直接焊接。连接只能通过粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓连接钛的冲击韧性和断裂韧性较差,钛合金管厂家在设计中应保持结构的连续性和焊接接头的光滑性,避免应力集中;钛的塑性变形范围窄,存在明显的加工硬化现象。因此,钛件的弯曲和翻边通常采用较大的弯曲半径和较小的管膨胀率。纯钛在氯化物溶液中易产生裂缝腐蚀,但裂缝腐蚀与温度、氯浓度、ph值和裂缝大小密切相关。
钛及钛合金由于具有比强度高、热稳定性好、耐腐蚀及无磁性等优异性能,被誉为“太空金属”、“海洋金属”,广泛应用于航空航天、化工、石油、冶金、电力及船舶等领域。自20世纪50年代以来,钛已成为飞机的主要结构材料,成为高性能航空发动机风机、压缩机轮和叶片选用的材料之一。随着航天工业的发展,钛合金工业作为一个起步较晚的新兴产业得到了迅速发展,特别是近年来,国际钛合金的产量和市场需求经历了高速发展期,钛的产量在过去四年中翻了一番。钛冷却器(TitaniumCondenser),为制冷系统的机件,属于钛换热器的一种,能把气体或蒸气转变成液体,钛合金管厂家将钛管中的热量,以很快的方式,传到钛管附近的空气中。冷却器工作过程是一个热释放过程,因此冷却器温度较高。发电厂必须用很多冷却器冷凝涡轮排出的蒸汽。在冷冻厂中用冷却器来冷凝氨和氟利昂之类的制冷蒸气。石油化学工业中用冷却器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中,钛合金管厂家将蒸汽转化为液体的装置也称为冷凝器。所有冷却器都是带走气体或蒸汽的热量运行。
先切断进料杆的末端,钛合金管厂家显示出纯净、无污染的点,开始焊接。启动氩气流几秒钟,然后引弧,确保焊接区域完全覆盖。利用变频器的高频电弧启动功能。割炬角度、割炬速度和填丝角度与焊接不锈钢相似,为焊接钛管提供了较佳条件。用钛制造焊接熔池相当容易,但它可能不容易移动。将焊接熔池与电弧和填充棒一起推动通常可以获得良好效果,但在焊接时钛合金管厂家必须将填充棒保持在保护气体外壳内。因为过多的热量会使焊缝破裂,所以减少热量输入也很重要。使用填充金属的dab技术(以稳定的行进速度)。完成焊接后,允许20到25秒的后续流动以保护接缝,因为它会冷却到800华氏度以下的阈值。阻止氧与钛反应。一些焊接可能需要低于500华氏度的温度。一旦焊接完成,钛就能显示出它的本来面目。焊接接头的颜色表明保护气体保护焊缝免受污染以及氧化层厚度的程度(见图2)。除了视觉检查、染料渗透、硬度检查、X射线检查、超声检查和破坏性检查外,还可以确定钛焊缝的质量。
气杂质对金属焊接性能的影响,钛具有较高的化学活跃性,与空气中的氧、氮具有极高的亲和力。温度较低时,钛与氧相互作用,形成一层致密的氧化膜,其厚度随温度升高而增加,在600摄氏度以上时,钛开始吸收氧,并将氧溶解于钛中。当温度再次升高时,钛的活性急剧增加,与氧发生剧烈反应,形成氧化钛。钛在300°C以上开始吸氢,在700°C以上开始吸收氮。由于钛被氧和氮污染,钛的强度和硬度增加,而塑性降低。氧气比氮气的影响更大。钛中氢的质量分数为0.01%~0.05%时,钛合金管厂家会使焊缝金属的冲击韧性急剧下降,而塑性却下降较少。这意味着氢化物引起的脆性。氢也是焊缝中气孔的来源。在焊接过程中,熔池就像一个小型冶金炉,熔融金属与空气接触。如果钛合金管厂家不采取相应的防护措施,熔融的金属和空气被隔绝,氧、氮、氢等气体要素融入钛中,形成脆性氧化物和氮化物,焊接金属的塑性下降,拉伸强度上升,严重的情况下裂,塑性等于0。
焊接工艺评定,按NB/T47014—2011进行焊接工艺评定,焊接工艺评定所用钛管材料为TA2,钛管规格为φ45mm×3mm。在准备预焊程序时,应以焊接可操作性和良好的焊接接头性能为原则。为保证钛盘管施焊的焊接接头满足使用要求,钛合金管厂家评定焊接工艺试验时按预焊接工艺规程进行。所用氩弧焊焊机型号为WSM315,采用高频引弧,氩气采用纯氩(99.99%Ar)。焊接工艺评定试验结果可知焊接工艺评定试验结果合格。(2)切片腐蚀试验,为了检验焊接接头的耐蚀性,钛合金管厂家采用氩弧焊焊接一个钛管试件,封口时均采用通水保护,其中中间焊缝特意不进行保护,焊缝呈黄色,部分呈蓝色,其余为银白色。钛管试件切片取样,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后进行腐蚀试验,结果表明,银白色焊缝有轻微腐蚀,而蓝色金黄色焊缝腐蚀严重,表明在焊接过程中,经通水保护的焊缝同样耐腐蚀。