钛具有强度高、重量轻、传热性能好、耐腐蚀等优点,在化工领域得到较广应用。钛的这些特性使其成为解决化工相关工程问题的相对经济的方法,虽然钛的投资成本高于一般性能材料,但钛在化工领域得到了较广的应用,根据生命周期分析,使用钛管件可以通过减少维护、缩短停机时间、增加产品质量和增加管道寿命来减低生产成本。
钛材管道焊接的缺陷分析
1.1 气体等杂质污染倾向分析
常温下工业纯钛比较稳定,与氧生成致密的氧化膜具有高的耐腐性能。但在高温下其化学活性急剧,具有强的吸收空气中氧、氢、氮等杂质的能力,降低焊接接头的塑性和韧性。在熔化状态下尤其严重。因此,焊接时对温度超过250度的焊缝和热影响金属(包括熔池背面)都要加以妥善保护。
1.2 粗晶倾向分析
由于工业纯钛的熔点高、导热性差,导热系数低,热容量小,电阻系数大,在焊接过程中,液态熔池金属具有尺寸大、高温停留时间长和冷却速度慢等特点。这种情况容易使焊接接头产生过热组织,晶粒变得粗大,脆化倾向明显。
1.3 焊接裂纹倾向分析
由于纯钛中硫、磷、碳等杂质很少,低熔点共晶难在晶界出现,而且结晶温度区窄和焊缝凝固时收缩量小等,所以很少会产生热裂纹。焊接纯钛时易受到氧、氢、氮等杂质污染,当这些杂质含量较高时,焊缝和热影响性能变脆,在焊接应力作用下易产生冷裂纹。其中氢是产生冷裂纹的主要原因。氢从高温熔池向较低温度的热影响区扩散,当该区氢富集到一定程度将从固溶体中析出TiH。使之脆化;随着TiH。析出将产生较大的体积变化而引起较大的内应力。这些因素,促使冷裂纹的生成,而且具有延迟性质。
钛的主要物理性能为: 密度4.5g/cm3, 熔点1688℃,比热容522J/(kgK),热导率16J/(msK)。钛有两种结构:882℃以下为密排六方晶格结构,称为α钛;882℃以上为体心立方晶格结构,称为β钛。
钛的化学性质活泼,对氧有高的亲和力。在有氧环境中钛表面易生成致密而附着力强、惰性大的氧化膜,即使氧化膜受到机械破坏,只要在氧化性介质中,其自愈性强,又可再生成氧化膜,这是钛在许多酸、碱及介质中耐腐蚀性优异的原因。钛在高温下与氧、氮、氢反应速度较快,从250℃开始吸氢,300℃以上快速吸氢;从400℃开始吸氧,600℃以上快速吸氧;从600℃开始吸氮,700℃以上快速吸氮。
钛合金管特点:
1. 在许多的介质中具有优良的耐腐蚀性;
2. 密度小、强度高、设备重量小;
3. 表面光洁、无污垢,污垢系数大大降低。
钛管的常见用途有:
1、作为气室,主要用在高压打气筒和气缸上面;活塞在往复运动会产生高温和高压,然而钛管可在500度内的环境下长期稳定的工作,其它金属是很难达到的,其使用寿命是普通铝合金的N倍;
2、作为发热材料,也是因为钛耐高温,可运用在电加热器上面,普通热得快用一段时间会发黄和脱层,钛管则不会,烧开水的用钛管对人体没有任何伤害的;
3、做为支撑、固定和原材料,比如钛可植入人体,对人体无伤害无更不会生锈,单车使用钛管或者碳纤维管其重量轻强度高,还有钛手表,钛勺子等;