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,其中純鈦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,純鈦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。
當鈦管中氫含量過高時,純鈦管廠家由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強度會急劇下降,因此鈦管中氫含量不應超過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。當溫度不超過540℃時,鈦管表面的氧化膜不會顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時,氧化速度會迅速加快,同時氧氣向材料內部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導致零件表面出現裂紋和損傷。有機械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學方法如酸洗和化學研磨以去除氧污染層。熱處理時,應在保證隕石熱處理的前提下,純鈦管廠家盡可能縮短加熱時間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮氣等)的加熱爐中進行。)。適當應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。
鈦的焊接性分析,鈦是一種活性金屬,能在室溫下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的穩定性和耐腐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高溫下鈦與氧、氮、氫反應速度較快,鈦在300℃以上快速吸氫,400℃以上開始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧氣、氮對鈦的溶解使鈦的塑性和韌性降低,氫對鈦的溶解使鈦的脆性增強,韌性急劇下降。碳通過間隙固溶于鈦,提高鈦的強度,降低塑性,碳含量超過溶解度時,會產生硬脆的TiC,呈網狀分布,容易產生裂紋。此外,鈦的熔點高,比熱及導熱系數小,冷卻速度慢,焊接熱影響區在高溫下停留時間長,高溫極易過熱粗化,造成接頭塑性下降。鈦的可焊性可以從鈦的上述特性來分析。為了保證焊接接頭的性能,純鈦管廠家應控制碳、氮、氧和氫的侵入。因此,如何在高溫下保持鈦的清潔和保護是關鍵問題。同時,純鈦管廠家應控制焊接接頭的溫度,避免過熱影響焊接接頭的性能。氬是惰性氣體,既不與鈦形成固溶體,也不與其他元素發生反應,因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應很高,一般純度≥99.99%。
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)。純鈦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。純鈦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。
鈦設備和鈦管在使用中容易發生間隙腐蝕,特別是寬度在0.5mm左右的間隙容易發生腐蝕。換熱器的管與鈦管板之間常發生槽腐蝕,鈦與非金屬墊片之間的接觸,此外,槽腐蝕在溫度在120℃以上的飽和鹽水中容易發生。防止裂紋腐蝕的措施有:(1)避免設備和管道上的裂紋和停滯區;純鈦管廠家采用鈦鈀合金法蘭焊環或鈦墊片和鈦復合墊片;換熱用鈦管與鈦管板的連接采用強度膨脹和密封焊接;將飽和鹽溶液的溫度控制在70-85℃之間。鈦棒及鈦合金不能用于干氯氣中,即使溫度在0℃以下,也會發生劇烈的化學反應,生成四氯化鈦,再分解為二氯化鈦,甚至燃燒。氯中含水量在0.5%以上時,鈦可以保持可靠的穩定性。純鈦管廠家在生產中產生大量高溫濕氯,溫度為75~90℃,需要冷卻和干燥。鈦在離子膜燒堿生產設備中的主要應用有:陽極體系陽極槽、濃鹽系統加熱器、濃鹽水泵、稀鹽水泵、脫氯塔、稀鹽水系統分配器、儀器和冷卻器;次氯酸鈉系統的冷卻器、吸收塔和分離器;氯氣處理系統的濕氯冷卻器;鹽水系統的液位計;破壞系統的換熱器;堿液循環泵、堿液系統的堿液冷卻器和上述系統的管道。