世界上主要有八個鈦生產國,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、日本在內的亞洲各國經濟增長的拉動,特別是以中國為核心的石化、軍工等行業用鈦量的快速增長,世界鈦材的需求量迅速增加。每年以兩位數的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產大國,2012年產量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產量居全球第2位,2012年產量在3.0萬t左右;中國純鈦管廠家2012年生產鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產量也達到了1.9萬t左右;歐洲近兩年鈦材的產量變化不大。但是,與發達國家在鈦材料深加工和應用方面的優勢相比,國內鈦材料的發展相對廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。純鈦管廠家生產的少量技術含量高的成品主要用于軍工產品,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領域。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航空發動機上的主要材料。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,已陸續應用于汽車排氣系統。
什么是鈦管件?鈦管件是管道系統的連接部件。純鈦管廠家按照金屬材料和非金屬材料的分類,可以把管件分為工業用金屬管件和非金屬管件。工業金屬管件按抗壓、耐腐蝕分為高端金屬管件和普通金屬管件。與普通金屬管件相比,高端金屬管件具有以下特點:一、管件口徑更大。普通金屬管通常是小直徑的,高端金屬管通常是大口徑的。二、材質要求更高。一般金屬管件使用的材料為碳鋼,純鈦管廠家生產的高端金屬管件使用的材料一般為高鋼級、合金鋼、鈦材、鎳材、鋯材、雙金屬符合料等高性能材料。三、應用環境更苛刻。普通金屬管件可以更適合低壓、室溫環境,高端金屬管件可以適應高壓、高溫或低溫、強腐蝕性和其他環境,如石油裂解行業所需的高溫高壓集管、天然氣行業所需的大口徑推管管件、石油和海洋平臺所用的高壓管件、苛性堿行業所需的耐堿腐蝕管件、醫藥化工所需的無污染、耐酸堿和耐腐蝕管件
鈦盤管用于沿海電站的冷凝器。在1960年代之前使用了鋁黃銅管或B30白色黃銅管。隨著海水污染的增加,使用壽命大大縮短。純鈦管廠家生產的全鈦冷凝器早在1960年代就已在英國使用。1970年代,日本推出了薄壁(0.3-0.5mm)焊接鈦管冷凝器,成本大大降低。1987年之前,純鈦管廠家生產的鈦制冷凝器在30%的發達國家中使用。由于對核電廠安全運行和可靠性的要求較高,重點介紹了鈦冷凝器的使用。他們中的大多數使用薄壁焊接鈦管和無縫鈦管。中國從1970年代末開始測試國內鈦管。自1983年以來,在9個電廠中使用了18個全鈦冷凝器,包括浙江臺州電廠,上海金山熱電廠和浙江鎮海電廠。他們共享700噸鈦管。結果令人滿意。
鈦盤管的應用范圍,純鈦管廠家將鈦線圈廣泛應用于化工、石油、冶金、發電、海水淡化、氯堿、制鹽和鈦線圈,也用于生產二氧化鈦、甘氨酸、硝胺酚、農藥、燃料化學、農藥中間體、氰尿酸、二氯氰尿酸、氰尿酸和氰尿酸。當然,一般來說,鈦在氧化、中性和弱還原介質中都具有耐腐蝕性,因為鈦和含氧介質的反應會產生切、惰性、強粘結、強氧化膜以保護自身免受腐蝕。即使被機械性磨損也會很快自愈或重新再生。綜上所述,鈦是具有強鈍化傾向的金屬。介質溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。隨著科學技術的進步和發展,各種新材料制成的設備被廣泛應用于石油、化工、航空航天、醫療等行業,并衍生出不同的設備。針對硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣、高溫氯化物生產中對金屬的新需求,純鈦管廠家開發了鈦鉬、鈦鈀、鈦鉬鎳等系列耐蝕鈦合金。鈦合金可在≥600℃溫度下長期使用。雖然鈦的導熱系數低于碳鋼、銅等金屬,但由于其優異的耐腐蝕性能,使其壁厚可以變薄,表面和蒸汽的傳熱方式為凝結,表面不規模,大大降低了熱阻,使鈦具有較好的傳熱性能。
通過大量實驗和應用實例證明,鈦管在電站凝汽器中的應用在技術和經濟上都具有很大的優越性。從經濟角度來看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機組管道(約5萬條凝汽器管)價格為例,根據凝汽器的使用時間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。純鈦管廠家生產的鈦管應用于發電站應解決的三個問題:1.腐蝕問題,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,在海水和河水交替出現的微咸水中,情況更加嚴重。傳統銅平臺金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應力腐蝕等。鈦具有優異的耐腐蝕性,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生含毒物質,鈦管內壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應的清洗裝置。2.吸氫問題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強腐蝕介質中非常耐腐蝕,但鈦與氫的親和力很高。非常容易吸氫。在常溫時就發生,高溫時(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過限量就會在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機組改造時,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裝置,防止電化學腐蝕。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。當保護電位低于0.75V(SCE)時,出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會吸氫。3.震動問題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動而損壞。為了避免鈦管的振動問題,在制造屏蔽鈦凝固器時,純鈦管廠家必須確定適當的隔板間隔的舊單元改造時,必須檢查原來的隔板間隔是否適用。
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%。