鈦設(shè)備在石油行業(yè)的應(yīng)用:尿素不僅是優(yōu)質(zhì)肥料,也是石化工業(yè)的原料。自1963生產(chǎn)的襯鈦尿素合成塔投產(chǎn)以來,目前已有近萬臺(tái)設(shè)備在全世界運(yùn)行,鈦盤管廠家實(shí)踐表明襯鈦合成塔無明顯腐蝕。而316L不銹鋼的折算腐蝕速度為4.1—4.5mm/a。因此,鈦比不銹鋼具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。除了襯鈦尿素合成塔外,國內(nèi)從70年代以來,先后使用了C02汽提塔、換熱器、混合器和泵閥等。在含硫和鹽高的原油煉制中,鈦制設(shè)備是理想的。國外在常壓蒸餾裝置、污水處理設(shè)備、脫硫分離塔的冷凝器和汽提塔的散熱器等許多工序都成功選用鈦制設(shè)備多年。我國也已在該系統(tǒng)中采用鑄鈦海水泵、催化裂化分餾中的鈦制冷凝器、深冷分離鈦冷凝器和多孔鈦板等,都已正常操作運(yùn)行十年以上。氯化碳?xì)浠衔锸鞘I(yè)中常用的品種之一。由于涉及到氯化反應(yīng),不銹鋼設(shè)備已難勝任。鈦在國外已用于制造二氯甲烷蒸餾塔、三氯乙烷換熱器、冷凝塔和分餾塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯換熱器和多氯盤管加熱器。我國在氯乙烯生產(chǎn)中,冷卻塔、廢水汽提塔和廢水貯罐的塔板支承架、接管、法蘭密封面,采用了Ti-0.2Pd的襯里,已使用近十年未見腐蝕。而鈦管道、接頭和氣體分布器等都已采用鈦材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯為原料,從異丙苯和過氧化異丙酯中提取苯酚和丙酮是一種新的工藝。國外在十幾年前就采用鈦設(shè)備,我國此項(xiàng)工藝尚在開發(fā)之中。在舊工藝中,苯磺化堿溶液生產(chǎn)苯酚,鈦盤管廠家采用鈦反應(yīng)器、鈦線圈冷卻器和離子化氮化鈦攪拌軸套及鈦靶。
世界上主要有八個(gè)鈦生產(chǎn)國,按美國、俄羅斯、日本、中國、英國、法國、德國、意大利排名。近年來,受包括中國、日本在內(nèi)的亞洲各國經(jīng)濟(jì)增長的拉動(dòng),特別是以中國為核心的石化、軍工等行業(yè)用鈦量的快速增長,世界鈦材的需求量迅速增加。每年以兩位數(shù)的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產(chǎn)大國,2012年產(chǎn)量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位,2012年產(chǎn)量在3.0萬t左右;中國鈦盤管廠家2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1.9萬t左右;歐洲近兩年鈦材的產(chǎn)量變化不大。但是,與發(fā)達(dá)國家在鈦材料深加工和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)相比,國內(nèi)鈦材料的發(fā)展相對(duì)廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。鈦盤管廠家生產(chǎn)的少量技術(shù)含量高的成品主要用于軍工產(chǎn)品,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領(lǐng)域。在國外,如英國IMI公司研制的M1834合金、美國Timet公司研制的Ti-1100鈦合金等鈦合金系列均己成為先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室溫塑性和高溫抗氧化性能較好,已陸續(xù)應(yīng)用于汽車排氣系統(tǒng)。
鈦盤管鈦金屬對(duì)許多介質(zhì)優(yōu)于鋼材,耐腐蝕性、耐熱強(qiáng)度、低溫韌性和斷裂韌性也優(yōu)于鋼材。鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,比強(qiáng)度位于金屬之首。(注:比強(qiáng)度、比強(qiáng)度與密度),鈦盤管廠家主要用于各種容器的加熱和冷卻。一、鈦盤管的分類:鈦線圈、鈦蛇線圈、鈦雙線圈、鈦管、鈦管換熱器、鈦雙線圈、u型鈦線圈、鈦u型換熱器、鈦管換熱器、懸浮鈦線圈、雙進(jìn)雙出單層鈦線圈、單層鈦線圈、雙層鈦線圈、三層鈦線圈、四層鈦線圈、五層鈦線圈。二、鈦盤管的固定方式:1.可拆;2.不可拆。主要根據(jù)不同材料的介質(zhì)和鈦線圈的腐蝕程度來確定鈦盤管廠家采用哪種固定方式。在總體情況下,主要拆卸方式為拆卸,方便使用日常維護(hù)、維修、清潔等。
當(dāng)鈦管中氫含量過高時(shí),鈦盤管廠家由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強(qiáng)度會(huì)急劇下降,因此鈦管中氫含量不應(yīng)超過0.015%。為了減少氫吸收量,零件在熱處理前必須去除指紋、軋制廠的印記、油脂等殘留物,熱處理爐內(nèi)的氣氛中沒有水蒸氣。如果鈦管的氫含量超過允許值,必須通過真空退火去除。去氫的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的壓力下保持2—4小時(shí)。當(dāng)溫度不超過540℃時(shí),鈦管表面的氧化膜不會(huì)顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時(shí),氧化速度會(huì)迅速加快,同時(shí)氧氣向材料內(nèi)部擴(kuò)展,形成擴(kuò)散層-污染層。氧污染層脆化率高,導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)裂紋和損傷。有機(jī)械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學(xué)方法如酸洗和化學(xué)研磨以去除氧污染層。熱處理時(shí),應(yīng)在保證隕石熱處理的前提下,鈦盤管廠家盡可能縮短加熱時(shí)間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮?dú)獾?的加熱爐中進(jìn)行。)。適當(dāng)應(yīng)用還可以避免或減少在空氣爐中加熱鈦管零件造成的污染。
真空成形,鈦管對(duì)零件壁厚薄、表面亮度要求高、氫脆敏感性強(qiáng)的β型鈦合金,真空成形。真空成形不一定需要昂貴的真空加熱設(shè)備。只要在坯料和模具的上下型腔之間形成密封的空間,在加熱過程中,特別是在從400℃以上到成形溫度期間,上下型腔中的空氣被真空單元逐漸抽出,模具的上下型腔之間的相交程度達(dá)到10(-3)托以上,并且在成形過程中通過切斷管子和充入氬氣可以達(dá)到成形目的。鈦盤管廠家將方法用于鈦箔波紋板的成形,取得了滿意的效果。當(dāng)真空度控制在10^(-3)乇時(shí)含氫量低于標(biāo)準(zhǔn)要求,當(dāng)真空度達(dá)到10^(-5)乇時(shí)可得到光亮的表面的零件。另外,對(duì)于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,鈦盤管廠家也可采用真空充氬保護(hù)方法在球形氣瓶成型過程中進(jìn)行這方面的測(cè)試,效果也較好。
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),鈦盤管廠家的產(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,鈦盤管廠家生產(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。