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(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。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(wàn)噸丙酮裝置,鈦設(shè)備可達(dá)40噸。
其他雜質(zhì)對(duì)焊縫金屬性能的影響,其他雜質(zhì)是指除氣體雜質(zhì)外可能被納入池中的雜質(zhì)。其來源可能是焊接操作環(huán)境不潔凈,焊工佩戴臟手套接觸油后留下的焊件,鈦金管廠家焊接前用棉紗擦洗接頭可能會(huì)留下棉毛、焊接生產(chǎn)環(huán)境和鋼焊接產(chǎn)生混合的銹、濕等有機(jī)物質(zhì)。這些污染物在電弧高溫下分解氧、氫、氮、碳等要素,溶解在溶解的鈦中。當(dāng)這些元素的數(shù)量超過鈦溶解度時(shí),會(huì)形成二氧化鈦、氫化鈦、氮化鈦、碳化鈦等化合物。鈦金管廠家通過熔池結(jié)晶,這些化合物進(jìn)入鈦的晶格內(nèi),形成變形的外區(qū),從而改變鈦的力學(xué)性能。少量的微量元素被納入鈦中,如果不超過允許的范圍仍有可能,有時(shí)人們希望。但不允許雜質(zhì)元素含量超標(biāo),尤其是有機(jī)雜質(zhì),有害無益。這是因?yàn)檫@些雜質(zhì)元素使鈦焊縫的力學(xué)性能變差,耐蝕性降低,也是冷風(fēng)氣孔的根源。
鈦盤管中鈦的10個(gè)性能:1.密度小,比強(qiáng)度高,鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁,低于鋼、銅、鎳。2.耐腐蝕性能,鈦是一種很活躍的金屬。其平衡電位很低,在介質(zhì)中熱腐蝕傾向很高。但實(shí)際上鈦是非常穩(wěn)定的,在氧化、中性、弱還原等各種介質(zhì)中都具有耐腐蝕性。由于鈦與氧具有很強(qiáng)的密和力,在含氧空氣或含氧介質(zhì)中,鈦表面形成致密、強(qiáng)粘連的惰性氧化膜,可防止基體腐蝕。即使是機(jī)械磨損,也可以自我恢復(fù)或恢復(fù)。結(jié)果表明,鈦是一種具有較強(qiáng)鈍化傾向的金屬,中溫低于315c的氧化鈦薄膜保持了這一特性。為了提高鈦的耐腐蝕性研究了鈦的氧化、電鍍、等離子噴涂、離子滲氮、離子注入和激光處理等表面處理技術(shù)。鈦金管廠家為了滿足硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯和高溫氯化物等金屬材料的使用要求,研制開發(fā)了一系列抗腐蝕鈦合金,如鈦鉬合金、鈦鈀和鈦鉬鎳合金。鈦鑄件由鈦32鉬合金制成。在經(jīng)常發(fā)生縫隙腐蝕或點(diǎn)蝕的環(huán)境中局部使用Ti-0.3Mo-0.8Ni合金或Ti-0.2Pd合金,取得了良好的效果。3.耐熱性能好,新型鈦合金可在600℃或高溫下長(zhǎng)期使用。4.耐低溫性能好,鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)度隨溫度的減低而上升,但塑性變化卻不大。在-196-253℃的低溫下保持良好的延展性和韌性,避免金屬的冷脆性,是低溫容器、儲(chǔ)罐等設(shè)備的理想材料。5.抗阻尼性能好,與鋼和銅相比,鈦在受到機(jī)械振動(dòng)和電振動(dòng)后具有更長(zhǎng)的振動(dòng)衰減時(shí)間。利用鈦的這一性能可作音叉、學(xué)術(shù)上的粉碎機(jī)振動(dòng)元件和音響揚(yáng)聲器的振動(dòng)薄膜等。6.無磁性、無污質(zhì),鈦是一種非磁性金屬,在大磁場(chǎng)中不被磁化。無污染,與人體組織和血液相容性好,被學(xué)術(shù)界使用。7.抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近,這種性質(zhì)表明,鈦金屬的屈服強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度)比很高,說明成形過程中鈦金屬的塑性變形很差。由于鈦的屈服度與彈性模量比值大,使鈦在成形過程中的回彈性變大。8.換熱性能好,雖然鈦金屬的導(dǎo)熱系數(shù)低于碳鋼和銅,但由于鈦金管廠家產(chǎn)品的優(yōu)異的耐腐蝕性,其壁厚可以大大降低,表面與蒸汽之間的傳熱是凝結(jié)的,如果在表面冷卻,就可以降低熱群。由于表面沒有結(jié)垢,鈦的傳熱性能可以明顯提高。9.彈性模量低,鈦的彈性模量在常溫時(shí)為106.4GMPa,為鋼的57%。10.吸氣性能,鈦是一種在高溫下與許多元素和化合物反應(yīng)的一種。鈦吸氣主要是指與碳,氫,氮,氧在高溫下反應(yīng)。
醫(yī)學(xué)鈦在口腔上的應(yīng)用:科研人員在單側(cè)耳聾人群中測(cè)試了該裝置。一項(xiàng)研究證實(shí),該裝置舒適的穿著,對(duì)牙齒無害,并提高了對(duì)噪音環(huán)境中語(yǔ)言的理解。研究者們計(jì)劃較早在2010年向美國(guó)食品和藥物管理局提交他們的研究結(jié)果和申請(qǐng)?jiān)S可。如果鈦金管廠家一切都按計(jì)劃進(jìn)行,鈦金管廠家將該設(shè)備將于2010年下半年投入市場(chǎng),這將給數(shù)百萬(wàn)聾人帶來好處。單側(cè)耳聾的人,很難判斷聲音的確切來源,他們過馬路時(shí)非常危險(xiǎn),在吵鬧的房間里聽別人的談話也很困難。位于美國(guó)加利福尼亞州的圣馬特奧耳鳴研究中心發(fā)明了纏繞在牙齒上的小裝置,接受放在耳聾中的微型麥克風(fēng)的聲音信息,轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)。震動(dòng)信號(hào)通過牙齒和下頜傳到健耳的耳蝸,再傳到大腦產(chǎn)生立體聽覺。這種骨傳導(dǎo)的聽覺傳達(dá)樣本是普通人聽自己聲音的方式,一些助聽裝置也通過骨傳導(dǎo)將聲音傳達(dá)給耳蝸,但有些需要鉆頭骨放置鈦棒,有些需要戴麻煩的耳機(jī)。通常的助聽器簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大空氣傳導(dǎo)的聲音,然后傳入耳朵。