Титан сам по себе обладает превосходной естественной устойчивостью к коррозии, но неправильная обработка и сварка серьезно повредят его антикоррозионные-характеристики и даже станут самым слабым звеном всей системы нагревательных трубок. Титан чрезвычайно химически активен при высоких температурах и быстро поглощает кислород, азот и водород при температуре выше 400 градусов, что приводит к охрупчиванию и снижению коррозионной стойкости сварных швов и зон,-подверженных тепловому воздействию. Строгий контроль ключевых звеньев производственного процесса, таких как формовка, сварка и обработка поверхности, является предпосылкой обеспечения того, чтобы титановые нагревательные трубки в полной мере использовали свои анти-коррозионные преимущества.
На этапе формования титановых нагревательных труб в основном используются процессы холодной вытяжки и прокатки. За несколько проходов холодной волочения можно получить точный диаметр трубы и толщину стенки, и каждый рисунок должен быть сопоставлен с вакуумной обработкой для устранения технологического напряжения и восстановления пластичности материала. Плохая атмосфера отжига приведет к абсорбции водорода и загрязнению кислородом поверхности трубы, что снижает общую коррозионную стойкость. Титановые трубки высокого-качества должны быть отожжены в среде-высокочистого аргона или в среде высокого-вакуума, чтобы обеспечить стабильность поверхностной оксидной пленки.
Сварка – наиболее ответственное технологическое звено, влияющее на коррозионную стойкость титановых нагревательных трубок. Титан обладает высокой активностью в расплавленном состоянии и бурно реагирует с кислородом, азотом и водородом воздуха, образуя хрупкие соединения и снижая коррозионную стойкость области сварного шва более чем на 50%. Поэтому при сварке титана необходимо применять комплексные меры газовой защиты: сварочная ванна защищается передним аргоном, а задняя часть сварного шва и зона термического влияния -выше 300 градусов должны быть заполнены аргоном высокой-чистоты для синхронной защиты. Обычно используемый метод сварки — это сварка вольфрамовым инертным газом (TIG) с защитой чистым аргоном, для которой требуется, чтобы чистота аргона достигала 99,99% или выше, а сварочные операции следует выполнять в закрытой камере, -наполненной аргоном, если позволяют условия.
После сварки также необходима обработка поверхности после-сварки. Обесцвеченный оксидный слой, образовавшийся в результате сварки при высокой температуре, необходимо удалить травлением или механической полировкой, иначе он станет отправной точкой коррозии. Для изделий с более высокими требованиями после сварки на поверхности может быть проведена обработка анодным окислением для образования более толстой и стабильной оксидной пленки, что еще больше повышает коррозионную стойкость. Что касается контроля качества, помимо обычной радиографической дефектоскопии для обнаружения дефектов сварного шва также необходимо оценить коррозионную стойкость сварного шва с помощью испытания на солевой туман или испытания на электрохимическую коррозию.
Общие проблемы качества, которые приводят к снижению коррозионной стойкости, включают: неполную защиту аргоном, вызывающую окисление сварного шва и изменение цвета, остаточное напряжение после сварки, приводящее к коррозии под напряжением, и загрязнение поверхности ионами железа, вызывающее гальваническую коррозию. Строгое соблюдение спецификаций процесса и многоуровневый контроль качества позволяют эффективно избежать этих проблем.
Таблица 1. Сравнение распространенных процессов сварки титановых нагревательных трубок
表格
| Процесс сварки | Требование к защите от аргона | Устойчивость к коррозии сварных швов | Эффективность производства | Применимый сценарий |
|---|---|---|---|---|
| Ручная TIG-сварка | Двусторонняя защита спереди и сзади- | Хорошо, зависит от уровня оператора | Низкий | Небольшая партия, сложная структура |
| Автоматическая сварка TIG | Закрытая сварочная камера, полная защита. | Отличное, стабильное качество | Середина | Массовое производство прямых труб |
| Плазменная сварка | Защита камеры аргона высокой-чистоты | Отличное, глубокое проникновение | Средний-Высокий | Толстостенные-трубы, высокие требования к прочности |
| Лазерная сварка | Локальная защита высокой-чистоты | Хорошая, небольшая зона-теплового воздействия | Высокий | Прецизионные тонкостенные-трубы, серийное производство |
Стандартизированное производство и строгий контроль качества сварки являются основой обеспечения долгосрочной-стабильной работы титановых нагревательных трубок в агрессивных средах.
