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(guò)對(duì)二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物無(wú)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(chǎng)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(wàn)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(mén)。上海石化總廠(chǎng)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,其中鈦材盤(pán)管批發(fā)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(lái),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),鈦材盤(pán)管批發(fā)使用效果非常令人滿(mǎn)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(wàn)噸丙酮裝置,鈦設(shè)備可達(dá)40噸。
屏蔽氣體覆蓋的重要性,建議采用純氬氣焊接鈦,因?yàn)榧兌雀撸康?。可以使?5/25的氬/氦混合物來(lái)提高穩(wěn)定性并僅在指定時(shí)增加滲透。美國(guó)焊接協(xié)會(huì)(AWS)鈦材盤(pán)管批發(fā)建議測(cè)量焊接氣體純度,以確保其符合每種應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)氣體的純度至少為99.995%,不超過(guò)百萬(wàn)分之20(PPM)的氧氣,露點(diǎn)高于-76華氏度。其他應(yīng)用需要99.999%的純氬氣流量。鈦材盤(pán)管批發(fā)用尾罩裝備焊槍很重要。否則,氧氣污染的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加,隨之而來(lái)的是破裂的可能性。一些焊工會(huì)制造自己的尾隨防護(hù)罩,雖然有很多款式可供購(gòu)買(mǎi)。尾隨護(hù)罩符合管子的形狀,并沿著管子的GTAW割炬。在火炬及其氬氣流動(dòng)之后,屏蔽為焊縫提供額外的氬保護(hù)。將割炬和尾隨保護(hù)氣流設(shè)置為20立方英尺/小時(shí)(CFH)可提供較佳保護(hù)氣體覆蓋率。始終使用干凈、無(wú)孔的塑料軟管向割炬、拖尾護(hù)罩和吹掃裝置輸送保護(hù)氣體。
鈦材質(zhì)的性能,因?yàn)殁伜辖鹪谖锢怼⒒瘜W(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,鈦材盤(pán)管批發(fā)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(guò)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,鈦材盤(pán)管批發(fā)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)。
鈦有如下良好的物理性能和化學(xué)性能:1.純鈦金屬表面鈍化膜具有較強(qiáng)的抗酸蝕能力,不易腐蝕純鈦義齒。純鈦的優(yōu)良機(jī)械性能也是制作假牙的優(yōu)先事項(xiàng):彈性模量低具有記憶功能,因此鈦材盤(pán)管批發(fā)使用純鈦制作剛性卡環(huán)非常有利,彈性好,不影響義齒的位置,不損傷基礎(chǔ)牙。2.小密度:約1/4的金;1/2的鈷鉻合金;因此純鈦義齒比其他材料輕。相同體積、重量小于普通鈷鉻合金重量一半的鋼托體,可大大減輕口腔軟組織負(fù)擔(dān);3.熱傳導(dǎo)率低:僅為黃金的1/17。因此,純鈦瓷牙可以有效保護(hù)牙髓組織免受外部冷熱酸刺激4.線(xiàn)收縮率小:1.75%,低于金合金和鈷鉻合金,適應(yīng)性好,鑄造精度高,純鈦瓷邊緣密度高,鈦材盤(pán)管批發(fā)可有效預(yù)防瓷冠基牙繼發(fā)齲齒的發(fā)生5.X線(xiàn)呈半阻型:X線(xiàn)可以檢查鈦冠內(nèi)牙體組織情況,因此在不破冠的情況下可診斷牙齒的健康狀況,此外,純鈦瓷牙也不會(huì)影響頭顱CT的檢查;6.非磁性鈦:純鈦系義齒在磁場(chǎng)中不會(huì)被磁化,這是非常重要的;純鈦瓷牙和全瓷牙是固定修復(fù)之一,不影響顱骨磁共振檢查;
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機(jī)組管道(約5萬(wàn)條凝汽器管)價(jià)格為例,根據(jù)凝汽器的使用時(shí)間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。鈦材盤(pán)管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)問(wèn)題:1.腐蝕問(wèn)題,海水用作沿海電站冷凝器的冷卻水。由于海水中含有大量的泥沙、懸浮物、海洋生物和各種腐蝕性物質(zhì),在海水和河水交替出現(xiàn)的微咸水中,情況更加嚴(yán)重。傳統(tǒng)銅平臺(tái)金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應(yīng)力腐蝕等。鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性,鈦管凝氣器因腐蝕而消除海水泄漏事故,但耐腐蝕性好,不像銅合金管那樣表面產(chǎn)生含毒物質(zhì),鈦管內(nèi)壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應(yīng)的清洗裝置。2.吸氫問(wèn)題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中非常耐腐蝕,但鈦與氫的親和力很高。非常容易吸氫。在常溫時(shí)就發(fā)生,高溫時(shí)(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過(guò)限量就會(huì)在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時(shí)鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機(jī)組改造時(shí),由于管板采用銅合金,冷凝管采用鈦,因此需要采用陰極保護(hù)裝置,防止電化學(xué)腐蝕。比如日立電廠(chǎng)的冷凝器是海水冷卻,鈦管和銅合金板組成熱電偶。當(dāng)保護(hù)電位低于0.75V(SCE)時(shí),出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達(dá)到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會(huì)吸氫。3.震動(dòng)問(wèn)題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會(huì)因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動(dòng)而損壞。為了避免鈦管的振動(dòng)問(wèn)題,在制造屏蔽鈦凝固器時(shí),鈦材盤(pán)管批發(fā)必須確定適當(dāng)?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時(shí),必須檢查原來(lái)的隔板間隔是否適用。