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(guò)對(duì)二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物無(wú)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(mén)。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,其中無(wú)縫鈦管批發(fā)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(lái),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),無(wú)縫鈦管批發(fā)使用效果非常令人滿(mǎn)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。
無(wú)縫鈦管批發(fā)根據(jù)工件的要求和表面情況,接受堿洗滌、水溶性洗滌劑、氯溶劑噴砂、噴霧等方法,收拾鈦標(biāo)準(zhǔn)品。焊條使用時(shí)應(yīng)單調(diào)連接,鈦鈣型應(yīng)在150℃單調(diào)處理1小時(shí),低氫型應(yīng)在200-250℃單調(diào)處理1小時(shí)(不能重復(fù)干燥,否則涂層會(huì)簡(jiǎn)單開(kāi)裂脫落),以防止焊條涂層粘油等污垢,以免增加焊縫中碳含量,影響焊縫質(zhì)量。彎頭焊接時(shí),反復(fù)加熱分離碳化物,降低耐墮落性和力學(xué)功能。焊后硬化性較大,簡(jiǎn)單孕育發(fā)生裂紋。無(wú)縫鈦管批發(fā)接手同樣模型的焊條焊接時(shí),需要進(jìn)行300℃以上的預(yù)熱和焊接后700℃左右的緩冷處理。如果焊點(diǎn)不能保持焊后熱處理獎(jiǎng)懲,應(yīng)選擇鉻鎳鈦合金管道焊條。正確收拾鈦合金管彎頭,提高其使用的安靜功能,延長(zhǎng)其使用周期。鈦管彎頭在設(shè)備時(shí)要穩(wěn)定密封性,抑制泄漏,影響管道的正常工作。鈦合金管彎頭裝備時(shí),可將鈦合金管彎頭按連接腳直接裝備在管路上,并根據(jù)所用方位來(lái)組織裝備。在普通環(huán)境下,可以設(shè)備在管道的盡可能方向上,但需要方便操作的檢查,穩(wěn)定地阻止鈦合金管道彎頭的介質(zhì)流向應(yīng)該在縱閥瓣下方向上流,鈦合金管道彎頭只能水平設(shè)備。
世界上主要有八個(gè)鈦生產(chǎn)國(guó),按美國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利排名。近年來(lái),受包括中國(guó)、日本在內(nèi)的亞洲各國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的拉動(dòng),特別是以中國(guó)為核心的石化、軍工等行業(yè)用鈦量的快速增長(zhǎng),世界鈦材的需求量迅速增加。每年以?xún)晌粩?shù)的幅度增長(zhǎng)。美國(guó)是世界上鈦需求量較大的國(guó)家。也是生產(chǎn)大國(guó),2012年產(chǎn)量超過(guò)3.5萬(wàn)噸;俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位,2012年產(chǎn)量在3.0萬(wàn)t左右;中國(guó)無(wú)縫鈦管批發(fā)2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬(wàn)t,且2013年有望突破3.0萬(wàn)t;日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1.9萬(wàn)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(guó)家在鈦材料深加工和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)相比,國(guó)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。無(wú)縫鈦管批發(fā)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(wú)法廣泛推廣到民用領(lǐng)域。在國(guó)外,如英國(guó)IMI公司研制的M1834合金、美國(guó)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(chē)排氣系統(tǒng)。
鈦盤(pán)管主要用于容器的加熱和冷卻,鈦盤(pán)管的固定方式分為可拆卸和不可拆卸兩種,這取決于無(wú)縫鈦管批發(fā)材料的介質(zhì)和對(duì)鈦盤(pán)管的腐蝕狀況,但設(shè)計(jì)主要以可拆卸為主,使鈦盤(pán)管的檢查和清洗變得容易。鈦圓盤(pán)管、圓盤(pán)管、方鈦圓盤(pán)管、蛇鈦圓盤(pán)管、u型鈦圓盤(pán)管、s型鈦圓盤(pán)管、鈦雙層管、鈦管換熱器、鈦管換熱器、鈦管換熱器、掛鈦圓盤(pán)管、雙進(jìn)出單層鈦圓盤(pán)管、單進(jìn)出鈦圓盤(pán)管、單層鈦圓盤(pán)管、單層鈦圓盤(pán)管、多層鈦圓盤(pán)管,無(wú)縫鈦管批發(fā)可根據(jù)客戶(hù)圖紙加工。鈦盤(pán)管的應(yīng)用特點(diǎn):1.大多數(shù)酸堿介質(zhì)具有良好的耐腐蝕性;2.表面光潔,無(wú)垢層;3.密度小,強(qiáng)度高,因而重量輕;金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,但比強(qiáng)度位于金屬之首。4.使用壽命長(zhǎng),維護(hù)費(fèi)用減少,生產(chǎn)力提高。
鈦盤(pán)管的焊接,焊縫工藝評(píng)定試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)合格后,方可施焊產(chǎn)品。依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝規(guī)程,無(wú)縫鈦管批發(fā)依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù)及要求進(jìn)行盤(pán)管的焊接。由于盤(pán)管較長(zhǎng),拼焊時(shí)比較重,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)比較困難,所以盤(pán)管可以放在可旋轉(zhuǎn)的支撐輪上,可以旋轉(zhuǎn)焊接。同時(shí)先采用7根直鈦管一組進(jìn)行組焊后一道焊接,焊接時(shí)分兩層,打底焊時(shí)管內(nèi)通純氬氣進(jìn)行保護(hù)(先通氬10~15min,將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護(hù)罩進(jìn)行保護(hù),待焊的焊口用膠帶密封住,無(wú)縫鈦管批發(fā)將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個(gè)管口膠帶密封,并打幾個(gè)小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進(jìn)行蓋面焊接,蓋面焊接時(shí)保護(hù)管內(nèi)的水,注意水必須填充管內(nèi),防止管內(nèi)留有空氣,管外用保護(hù)罩通過(guò)氬氣。焊接時(shí),鈦管的溫度必須隨時(shí)控制在200℃以下。
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機(jī)組管道(約5萬(wàn)條凝汽器管)價(jià)格為例,根據(jù)凝汽器的使用時(shí)間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。無(wú)縫鈦管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個(gè)問(wèn)題:1.腐蝕問(wèn)題,海水用作沿海電站冷凝器的冷卻水。由于海水中含有大量的泥沙、懸浮物、海洋生物和各種腐蝕性物質(zhì),在海水和河水交替出現(xiàn)的微咸水中,情況更加嚴(yán)重。傳統(tǒng)銅平臺(tái)金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應(yīng)力腐蝕等。鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性,鈦管凝氣器因腐蝕而消除海水泄漏事故,但耐腐蝕性好,不像銅合金管那樣表面產(chǎn)生含毒物質(zhì),鈦管內(nèi)壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應(yīng)的清洗裝置。2.吸氫問(wèn)題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中非常耐腐蝕,但鈦與氫的親和力很高。非常容易吸氫。在常溫時(shí)就發(fā)生,高溫時(shí)(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過(guò)限量就會(huì)在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時(shí)鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機(jī)組改造時(shí),由于管板采用銅合金,冷凝管采用鈦,因此需要采用陰極保護(hù)裝置,防止電化學(xué)腐蝕。比如日立電廠的冷凝器是海水冷卻,鈦管和銅合金板組成熱電偶。當(dāng)保護(hù)電位低于0.75V(SCE)時(shí),出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達(dá)到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會(huì)吸氫。3.震動(dòng)問(wèn)題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會(huì)因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動(dòng)而損壞。為了避免鈦管的振動(dòng)問(wèn)題,在制造屏蔽鈦凝固器時(shí),無(wú)縫鈦管批發(fā)必須確定適當(dāng)?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時(shí),必須檢查原來(lái)的隔板間隔是否適用。