鈦設備選材分析

 

 

鈦材料的應用特征鈦設備

（1）鈦產(chǎn)品具有多種類別和不同的結(jié)構(gòu)，包括鈦制容器，熱交換器塔，分離機械，泵和閥，這些幾乎在所有化學工業(yè)鈦產(chǎn)品。

（2）鈦牌號和鈦材料種類繁多，不同介質(zhì)和不同反應區(qū)的工藝特性使鈦牌號的選擇和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多樣化。

鈦材料的選擇

2、1常用鈦材料的等級和化學組成

化工行業(yè)常用鈦材料的等級主要包括新國家標準中的TA1、TA2、TA3TA9（分別對應參見GB / T3620、1-94 TA0、TA1、TA2、TA9），其化學成分以及與美國ASTM標準中鈦等級的對應關(guān)系列于表1、

從表1可以看出， TA1的雜質(zhì)含量最低，因此該等級的鈦具有最低的強度和最佳的可塑性。它主要用于深加工和高度加工的板帶材，例如綜合的二氧化氯系統(tǒng)，系統(tǒng)中的板式換熱器等。TA2的雜質(zhì)含量略高于TA1、并且具有良好的強度和可塑性。廣泛用于管式換熱器，容器，管道等。 TA3在常用的工業(yè)純鈦中具有最高的雜質(zhì)含量和最高的強度，但其可塑性低于TA2、常用于容器和一般焊接管道； TA9與TA2具有相同的雜質(zhì)含量，不同之處在于TA9在TA2的基礎上添加0、12％-0、25％的金屬Pd，使其與鈦形成共析物，從而形成共析產(chǎn)物，因此具有抗裂紋，腐蝕和還原的能力。酸得到了極大的改善，通常用于容易出現(xiàn)縫隙腐蝕和頻繁結(jié)垢的零件。

2、2鈦等級的選擇

2、2、1基于耐蝕性的鈦材料的選擇

為了研究這種環(huán)境下鈦材料的耐腐蝕性，根據(jù)相關(guān)規(guī)定使用稱重國家標準采用該方法對國產(chǎn)TA2、TA3、TA9鈦材料進行了耐蝕性試驗，根據(jù)實驗結(jié)果計算了年腐蝕量Kl，并根據(jù)金屬耐蝕性參考標準計算了耐蝕性。在這種環(huán)境下獲得了不同等級的鈦材料。見表2、

從表2可以看出，在二氧化氮制備過程中，鈦對不同化學物質(zhì)和不同類型腐蝕的耐蝕性不同，主要表現(xiàn)在：

（1 TA2、TA3、TA9可以有效抵抗NaClO3、反應母液和扁平濃ClO2溶液的腐蝕，因此可以在反應系統(tǒng)中使用與上述化學物質(zhì)接觸的設備和管道。

（2）TA2、TA3、TA9不能抵抗?jié)饬蛩岷透砂钡母?a href="http://m.rijeka-nadbiskupija.com/" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(150, 150, 150); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0px; padding: 0px; font-family: "Microsoft YaHei", Tahoma, Arial, sans-serif;">鈦反應釜蝕，但能抵抗水分含量超過1、5％的溫氯腐蝕；因此，將直接還原二氧化氯制備系統(tǒng)中的濃硫酸添加到反應系統(tǒng)中。應避免在局部區(qū)域以及與干燥的干氯氣接觸的區(qū)域使用鈦。

（3）與TA2和TA3相比，TA9可以處理縫隙結(jié)構(gòu)中殘留的化學物質(zhì)引起的縫隙腐蝕。因此，對于二氧化氯制備系統(tǒng)中具有縫隙腐蝕傾向的零件，建議使用TA9、或者采取其他措施破壞縫隙腐蝕的形成條件。

2、2、2基于鈦材料的機械性能和加工特性的選擇

在鈦材料的選擇中，除了不同鈦材料的耐腐蝕特性外，鈦材料的機械性能（主要是抗拉伸強度和可塑性之間的差異）和加工特性（主要是焊接性能）之間的差異。 TA9是通過在TA2的基礎上添加Pd形成的。由于Pd含量少，因此TA9和TA2的機械性能和加工特性基本相同，但由于TA9昂貴得多，除非要防止縫隙腐蝕和規(guī)模腐蝕，否則通常不使用TA9、 TA3中的雜質(zhì)含量與TA2（主要是N和O）明顯不同，因此機械性能也存在差異。 TA3的拉伸強度略高于TA2、但其可塑性明顯低于TA2、特別是片材的可塑性。兩者之間的差異約為50％；如果材料的塑性不足，則在遭受外部變形時會導致韌性不足，并且容易變脆。開裂現(xiàn)象。另外，鈦和鈦合金中雜質(zhì)元素的含量也會顯著影響材料的焊接性能。在工業(yè)純鈦和鈦合金中，NOCH等雜質(zhì)元素以間隙固溶體的形式存在，并且焊接區(qū)會吸收更多的NOH，這會使焊縫和熱影響區(qū)的金屬晶格變形，以及變形阻力增加，因此材料的硬度和強度顯著增加，而塑不銹鋼反應釜性和韌性下降。由間隙元素引起的脆化在鈦和鈦合金中是常見的，并且脆化程度根據(jù)間隙元素的含量而變化。 TA3中的間隙元素含量顯著高于TA2、并且焊接過程中的脆化趨勢也大于TA2、因此，就機械性能而言，TA2優(yōu)于TA3、在二氧化氯生產(chǎn)系統(tǒng)中，選擇鈦設備的TA2可以相對減少應力變形引起的脆性開裂的趨勢。當然，TA2的強度比TA3稍差，這在設備強度設計中必須加以考慮。

2、3鈦結(jié)構(gòu)的選擇

設備中目前使用的鈦結(jié)構(gòu)包括所有鈦結(jié)構(gòu)，鈦襯里結(jié)構(gòu)和鈦鋼復合結(jié)構(gòu)。因為鈦加工相對昂貴，所以通常將全鈦結(jié)構(gòu)用于壁較薄且鈦量較少的容器。根據(jù)強度設計壁厚為8mm以下的容器和設備時，建議采用全鈦結(jié)構(gòu)。

當鈦材料的量較大并且所需厚度相對較厚時，可以使用鈦襯里的結(jié)構(gòu)。鈦襯里結(jié)構(gòu)是指以碳鋼或不銹鋼作為背襯并且以鈦作為襯里的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但是，由于鈦和鋼之間的熱膨脹差異，在較高溫度下，由于過度的熱應力，結(jié)構(gòu)可能會變形甚至破裂。因此，該結(jié)構(gòu)主要用于非高溫管道法蘭。

3、鈦旋轉(zhuǎn)部件的防卡鎖

工業(yè)純鈦的質(zhì)感相對較軟，因此這種鈦部件在摩擦傳遞中易于引起粘著和卡住。因此，有必要控制摩擦分量（例如鈦旋轉(zhuǎn)）。對軸和鈦襯套，鈦螺栓和螺母進行表面滲氮處理，并采用較大的配合間隙。