Bản thân titan có khả năng chống ăn mòn tự nhiên tuyệt vời, nhưng việc xử lý và hàn không đúng cách sẽ làm hỏng nghiêm trọng-hiệu suất chống ăn mòn của titan, thậm chí trở thành mắt xích yếu nhất của toàn bộ hệ thống ống sưởi. Titan cực kỳ hoạt động về mặt hóa học ở nhiệt độ cao và sẽ nhanh chóng hấp thụ oxy, nitơ và hydro ở nhiệt độ trên 400 độ, dẫn đến hiện tượng giòn và giảm khả năng chống ăn mòn của các mối hàn cũng như vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. Kiểm soát chặt chẽ các liên kết chính như tạo hình, hàn và xử lý bề mặt trong quá trình sản xuất là tiền đề để đảm bảo rằng các ống gia nhiệt titan phát huy tối đa ưu điểm chống-ăn mòn vốn có của chúng.
Trong giai đoạn tạo hình ống, ống gia nhiệt titan chủ yếu áp dụng quy trình cán và kéo nguội. Nhiều đường kéo nguội có thể thu được đường kính ống và độ dày thành ống chính xác, đồng thời mỗi bản vẽ cần phải được xử lý ủ chân không để loại bỏ ứng suất xử lý và khôi phục độ dẻo của vật liệu. Bầu không khí ủ kém sẽ gây ra sự hấp thụ hydro và ô nhiễm oxy trên bề mặt đường ống, làm giảm khả năng chống ăn mòn tổng thể. Các ống titan-chất lượng cao phải được ủ trong môi trường-được bảo vệ bằng argon có độ tinh khiết cao hoặc môi trường chân không-cao để đảm bảo độ ổn định của màng oxit bề mặt.
Hàn là liên kết quá trình quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của ống gia nhiệt titan. Titan có hoạt tính mạnh ở trạng thái nóng chảy và sẽ phản ứng mạnh với oxy, nitơ và hydro trong không khí, tạo thành các hợp chất giòn và làm giảm hơn 50% khả năng chống ăn mòn của khu vực hàn. Do đó, hàn titan phải thực hiện các biện pháp bảo vệ khí toàn diện: bể hàn được bảo vệ bằng khí argon phía trước, còn mặt sau của mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt-trên 300 độ phải được lấp đầy bằng argon có độ tinh khiết cao-để bảo vệ đồng bộ. Phương pháp hàn thường được sử dụng là hàn khí trơ vonfram (TIG) với lớp chắn argon nguyên chất. Phương pháp này yêu cầu độ tinh khiết của argon phải đạt 99,99% trở lên và hoạt động hàn phải được thực hiện trong buồng chứa đầy argon-đóng khi điều kiện cho phép.
Sau khi hàn, việc xử lý-bề mặt mối hàn sau hàn cũng rất cần thiết. Lớp oxit bị đổi màu do mối hàn tạo ra ở nhiệt độ cao cần phải được loại bỏ bằng cách tẩy hoặc đánh bóng cơ học, nếu không nó sẽ trở thành điểm khởi đầu của sự ăn mòn. Đối với các sản phẩm có yêu cầu cao hơn, có thể tiến hành xử lý oxy hóa anốt trên bề mặt sau khi hàn để tạo thành màng oxit dày hơn và ổn định hơn, cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn. Về mặt kiểm tra chất lượng, ngoài việc phát hiện khuyết tật bằng chụp X quang thông thường để phát hiện khuyết tật của mối hàn, còn cần đánh giá khả năng chống ăn mòn của mối hàn thông qua thử nghiệm phun muối hoặc thử nghiệm ăn mòn điện hóa.
Các vấn đề về chất lượng thường gặp dẫn đến suy giảm khả năng chống ăn mòn bao gồm: bảo vệ argon không đầy đủ gây ra quá trình oxy hóa và thay đổi màu sắc mối hàn, ứng suất dư sau khi hàn dẫn đến ăn mòn ứng suất và ô nhiễm ion sắt bề mặt gây ra ăn mòn điện. Việc triển khai nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật của quy trình và-kiểm tra chất lượng đa cấp có thể tránh được những vấn đề này một cách hiệu quả.
Bảng 1 So sánh các quy trình hàn phổ biến đối với ống gia nhiệt bằng titan
表格
| Quá trình hàn | Yêu cầu bảo vệ Argon | Chống ăn mòn mối hàn | Hiệu quả sản xuất | Kịch bản áp dụng |
|---|---|---|---|---|
| Hàn TIG thủ công | Bảo vệ hai mặt trước + sau{1}} | Tốt, phụ thuộc vào cấp độ người vận hành | Thấp | Lô nhỏ, cấu trúc phức tạp |
| Hàn TIG tự động | Buồng hàn kín bảo vệ toàn diện | Chất lượng tuyệt vời, ổn định | Trung bình | Sản xuất hàng loạt ống thẳng |
| Hàn plasma | Bảo vệ buồng argon có độ tinh khiết cao- | Tuyệt vời, thâm nhập sâu | Trung bình-Cao | Ống-có thành dày, yêu cầu độ bền cao |
| Hàn laze | Bảo vệ độ tinh khiết cao- cục bộ | Vùng ảnh hưởng nhiệt-tốt, nhỏ | Cao | Ống có thành mỏng chính xác-, sản xuất hàng loạt |
Quá trình sản xuất được tiêu chuẩn hóa và kiểm soát chất lượng hàn nghiêm ngặt là cơ sở để đảm bảo-hoạt động ổn định lâu dài của ống gia nhiệt titan trong môi trường ăn mòn.
