鈦材質(zhì)的性能,因?yàn)殁伜辖鹪谖锢?、化學(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,鈦金管廠家在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可能盲目套用常用黑色金屬和其他有色金屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。鈦和鈦合金的力學(xué)性能與鋼不同,鈦材屈強(qiáng)比高,塑性變性范圍狹窄,冷沖壓和冷彎事件反彈大,鈦制設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,同時(shí)良好的結(jié)構(gòu)也容易清洗焊接頭附近的表面,用氣體保護(hù)焊接。鈦可以焊接錯(cuò)誤的金屬、鎳、負(fù)荷、鉛金屬,焊后不會(huì)產(chǎn)生脆性,這也是由于這些金屬在鈦中的溶解性。但是鈦和鋼等金屬的互熔特性較差,鈦等金屬不能直接焊接。連接只能通過粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓連接鈦的沖擊韌性和斷裂韌性較差,鈦金管廠家在設(shè)計(jì)中應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和焊接接頭的光滑性,避免應(yīng)力集中;鈦的塑性變形范圍窄,存在明顯的加工硬化現(xiàn)象。因此,鈦件的彎曲和翻邊通常采用較大的彎曲半徑和較小的管膨脹率。純鈦在氯化物溶液中易產(chǎn)生裂縫腐蝕,但裂縫腐蝕與溫度、氯濃度、ph值和裂縫大小密切相關(guān)。
鈦設(shè)備在化工中的應(yīng)用例子:對(duì)苯二甲酸是工業(yè)上通過對(duì)二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物無論在高溫氧化或低溫氧化條件下都存在高溫腐蝕,在135℃以上介質(zhì)中,316L不銹鋼經(jīng)幾十小時(shí)即發(fā)生點(diǎn)蝕。故設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定在135℃以上必須使用鈦材。北京石化總廠引進(jìn)了一整套鈦設(shè)備,包括16個(gè)氧化反應(yīng)器、溶劑脫水塔、加熱器、冷凝器和再沸器。南京揚(yáng)子石化公司引進(jìn)年產(chǎn)45萬噸對(duì)苯二甲酸裝置,有56臺(tái)鈦設(shè)備和大量鈦管道閥門。上海石化總廠引進(jìn)的氧化反應(yīng)釜高32m,上直徑4m,下直徑5.3m,容積為505m,設(shè)備自重達(dá)175t。鈦的使用效果非常好,推廣應(yīng)用前景廣闊。乙醛氧化為乙醛,乙醛氧化為乙酸,丙烯氧化為丙酮,除原料及產(chǎn)物有一定的腐蝕性外,主要腐蝕介質(zhì)為催化劑,其中鈦金管廠家生產(chǎn)的不銹鋼腐蝕速度較快,鈦則具有較好的耐蝕性。早在1963年,鈦就在美國(guó)成功地應(yīng)用于乙烯氧化制乙醛。我國(guó)的乙烯氧化制乙醛裝置已于1976年投入使用,至今鈦設(shè)備的運(yùn)行情況良好。在國(guó)外,有襯鈦反應(yīng)器高達(dá)9.6米,直徑3米,有換熱器,催化劑再生塔,乙醛溶液冷卻器等11個(gè)鈦設(shè)備。中國(guó)自20世紀(jì)80年代以來,上海和吉林分別引進(jìn)了國(guó)外乙烯氧化乙醛的成套設(shè)備,其中許多設(shè)備和泵閥等由鈦制成。與不銹鋼相比,它們具有明顯的優(yōu)勢(shì),鈦金管廠家使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設(shè)計(jì),鈦設(shè)備有12臺(tái),每年生產(chǎn)3萬噸丙酮裝置,鈦設(shè)備可達(dá)40噸。
鈦盤管的焊接,焊縫工藝評(píng)定試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)合格后,方可施焊產(chǎn)品。依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝規(guī)程,鈦金管廠家依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù)及要求進(jìn)行盤管的焊接。由于盤管較長(zhǎng),拼焊時(shí)比較重,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)比較困難,所以盤管可以放在可旋轉(zhuǎn)的支撐輪上,可以旋轉(zhuǎn)焊接。同時(shí)先采用7根直鈦管一組進(jìn)行組焊后一道焊接,焊接時(shí)分兩層,打底焊時(shí)管內(nèi)通純氬氣進(jìn)行保護(hù)(先通氬10~15min,將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護(hù)罩進(jìn)行保護(hù),待焊的焊口用膠帶密封住,鈦金管廠家將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個(gè)管口膠帶密封,并打幾個(gè)小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進(jìn)行蓋面焊接,蓋面焊接時(shí)保護(hù)管內(nèi)的水,注意水必須填充管內(nèi),防止管內(nèi)留有空氣,管外用保護(hù)罩通過氬氣。焊接時(shí),鈦管的溫度必須隨時(shí)控制在200℃以下。
一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富鈦偏析和條狀α偏析外,較危險(xiǎn)的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析),鈦金管廠家的產(chǎn)品其周圍常伴有細(xì)孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩(wěn)定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構(gòu)成危險(xiǎn)缺陷。二、夾雜物是由高熔點(diǎn)和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鈦金管廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品是由鈦合金成分中的高熔點(diǎn)、高密度元素熔化不充分而留在基體中(如鉬夾雜物)形成的,也有冶煉原料(特別是回收料)中混入的硬質(zhì)合金工具碎片或電極焊接工藝不當(dāng)(鈦合金冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),如鎢極電弧焊,留下鎢夾雜物、鈦夾雜物等高密度夾雜物。夾雜物的存在很容易導(dǎo)致裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯(lián)1977年的數(shù)據(jù)中,為了對(duì)鈦合金進(jìn)行X射線檢測(cè),必須記錄直徑為0.3-0.5mm的高密度夾雜物)。三、殘余縮孔引起的缺陷,見實(shí)例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個(gè)密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴(kuò)展速度,導(dǎo)致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動(dòng)性差,導(dǎo)熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內(nèi)部變形不均勻明顯,內(nèi)外溫差大等原因,容易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶(應(yīng)變線),嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應(yīng)力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導(dǎo)熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當(dāng)外,由于鍛造過程中變形的熱效應(yīng),容易引起過熱。
鈦管如何成形?鈦的形成是在室溫下完成的,這與鋼相似。鈦在室溫下的延展性低于其他結(jié)構(gòu)金屬之一。這自動(dòng)導(dǎo)致降低的拉伸成形性和較大的彎曲半徑。鑒于這種特性,有時(shí)使用熱成型,尤其是在需要更激烈的彎曲(或拉伸成型時(shí))。鈦金管廠家生產(chǎn)的鈦的彈性模量是鋼的一半,這意味著成型過程會(huì)引起明顯的反彈(制造商補(bǔ)償這一特性)。同樣,鑒于鈦的磨損趨勢(shì)(大于鋼的磨損趨勢(shì)),潤(rùn)滑是管材成型過程的重要組成部分。成型準(zhǔn)備,大多數(shù)情況下,鈦在成形操作前不需要采取其他措施。鈦金管廠家在收到錠子后使用它們,但這可能并不總是奏效。在注意其表面的任何標(biāo)記(如鑿子)后,這些標(biāo)記將通過不同的處理(噴砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖邊,在實(shí)際管材成型工藝之前應(yīng)使其光滑。否則有裂邊的風(fēng)險(xiǎn),影響產(chǎn)品質(zhì)量。
鈦和鈦合金管安裝鈦和鈦合金管運(yùn)輸和存放時(shí),鈦金管廠家請(qǐng)注意不要接觸鐵質(zhì)材料或碰撞。1.鈦及鈦合金管應(yīng)采用機(jī)械方法切割,切割速度應(yīng)適當(dāng)?shù)退?;切割或修理砂輪時(shí)應(yīng)采用鈦砂輪;不切割火焰。坡口宜采用機(jī)械方法加工。2.鈦及鈦合金管材應(yīng)采用惰性氣體焊接或真空焊接。不得使用氧-乙炔焊接或二氧化碳?xì)怏w焊接,也不得使用普通手工電弧焊接。3.鈦金管廠家安裝鈦和鈦合金管時(shí),不得用鐵質(zhì)工具和材料敲打和擠壓碳鋼支架、吊架和鈦和鈦合金管之間鋪設(shè)橡膠板和軟塑料板,不得與鈦和鈦合金管直接接觸鈦和鈦合金管穿過墻壁和地板時(shí)應(yīng)安裝套管,其間隙不得小于10mm。4.鈦和鈦合金管不得與其他金屬管直接焊接連接。當(dāng)需要連接時(shí),可以使用套管法蘭連接。使用的非金屬墊片一般為橡膠墊或塑料墊,并應(yīng)控制氯離子含量不得超過25ppm。