鈦材質的性能,因為鈦合金在物理、化學、力學、耐腐蝕等方面都是優良的。和工藝性能,鈦金管廠家在結構設計中不可能盲目套用常用黑色金屬和其他有色金屬設備的結構。鈦和鈦合金的力學性能與鋼不同,鈦材屈強比高,塑性變性范圍狹窄,冷沖壓和冷彎事件反彈大,鈦制設備結構簡單,同時良好的結構也容易清洗焊接頭附近的表面,用氣體保護焊接。鈦可以焊接錯誤的金屬、鎳、負荷、鉛金屬,焊后不會產生脆性,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,鈦金管廠家在設計中應保持結構的連續性和焊接接頭的光滑性,避免應力集中;鈦的塑性變形范圍窄,存在明顯的加工硬化現象。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。
鈦設備在化工中的應用例子:對苯二甲酸是工業上通過對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℃以上介質中,316L不銹鋼經幾十小時即發生點蝕。故設計規范規定在135℃以上必須使用鈦材。北京石化總廠引進了一整套鈦設備,包括16個氧化反應器、溶劑脫水塔、加熱器、冷凝器和再沸器。南京揚子石化公司引進年產45萬噸對苯二甲酸裝置,有56臺鈦設備和大量鈦管道閥門。上海石化總廠引進的氧化反應釜高32m,上直徑4m,下直徑5.3m,容積為505m,設備自重達175t。鈦的使用效果非常好,推廣應用前景廣闊。乙醛氧化為乙醛,乙醛氧化為乙酸,丙烯氧化為丙酮,除原料及產物有一定的腐蝕性外,主要腐蝕介質為催化劑,其中鈦金管廠家生產的不銹鋼腐蝕速度較快,鈦則具有較好的耐蝕性。早在1963年,鈦就在美國成功地應用于乙烯氧化制乙醛。我國的乙烯氧化制乙醛裝置已于1976年投入使用,至今鈦設備的運行情況良好。在國外,有襯鈦反應器高達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個鈦設備。中國自20世紀80年代以來,上海和吉林分別引進了國外乙烯氧化乙醛的成套設備,其中許多設備和泵閥等由鈦制成。與不銹鋼相比,它們具有明顯的優勢,鈦金管廠家使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設計,鈦設備有12臺,每年生產3萬噸丙酮裝置,鈦設備可達40噸。
鈦盤管的焊接,焊縫工藝評定試驗和腐蝕試驗合格后,方可施焊產品。依據焊接工藝評定編制焊接工藝規程,鈦金管廠家依據焊接工藝規程的參數及要求進行盤管的焊接。由于盤管較長,拼焊時比較重,手動旋轉比較困難,所以盤管可以放在可旋轉的支撐輪上,可以旋轉焊接。同時先采用7根直鈦管一組進行組焊后一道焊接,焊接時分兩層,打底焊時管內通純氬氣進行保護(先通氬10~15min,將管內的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護罩進行保護,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,最后一個管口膠帶密封,并打幾個小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進行蓋面焊接,蓋面焊接時保護管內的水,注意水必須填充管內,防止管內留有空氣,管外用保護罩通過氬氣。焊接時,鈦管的溫度必須隨時控制在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,較危險的是間隙型α穩定偏析(I型α偏析),鈦金管廠家的產品其周圍常伴有細孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構成危險缺陷。二、夾雜物是由高熔點和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鈦金管廠家生產的產品是由鈦合金成分中的高熔點、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)中混入的硬質合金工具碎片或電極焊接工藝不當(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致裂紋的發生和擴展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯1977年的數據中,為了對鈦合金進行X射線檢測,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,見實例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴展速度,導致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動性差,導熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內部變形不均勻明顯,內外溫差大等原因,容易在鍛件內部產生剪切帶(應變線),嚴重時會引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當外,由于鍛造過程中變形的熱效應,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構金屬之一。這自動導致降低的拉伸成形性和較大的彎曲半徑。鑒于這種特性,有時使用熱成型,尤其是在需要更激烈的彎曲(或拉伸成型時)。鈦金管廠家生產的鈦的彈性模量是鋼的一半,這意味著成型過程會引起明顯的反彈(制造商補償這一特性)。同樣,鑒于鈦的磨損趨勢(大于鋼的磨損趨勢),潤滑是管材成型過程的重要組成部分。成型準備,大多數情況下,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記(如鑿子)后,這些標記將通過不同的處理(噴砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖邊,在實際管材成型工藝之前應使其光滑。否則有裂邊的風險,影響產品質量。
鈦和鈦合金管安裝鈦和鈦合金管運輸和存放時,鈦金管廠家請注意不要接觸鐵質材料或碰撞。1.鈦及鈦合金管應采用機械方法切割,切割速度應適當低速;切割或修理砂輪時應采用鈦砂輪;不切割火焰。坡口宜采用機械方法加工。2.鈦及鈦合金管材應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氣體焊接,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,不得用鐵質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應安裝套管,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。當需要連接時,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,并應控制氯離子含量不得超過25ppm。