世界上主要有八個鈦生產(chǎn)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(nèi)的亞洲各國經(jīng)濟(jì)增長的拉動,特別是以中國為核心的石化、軍工等行業(yè)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(shù)的幅度增長。美國是世界上鈦需求量較大的國家。也是生產(chǎn)大國,2012年產(chǎn)量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位,2012年產(chǎn)量在3.0萬t左右;中國鈦螺旋管批發(fā)2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬t,且2013年有望突破3.0萬t;日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1.9萬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)國家在鈦材料深加工和應(yīng)用方面的優(yōu)勢相比,國內(nèi)鈦材料的發(fā)展相對廣泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。鈦螺旋管批發(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,由于成本等原因無法廣泛推廣到民用領(lǐng)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(jìn)航空發(fā)動機(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)用于汽車排氣系統(tǒng)。
焊縫金屬和接頭熱影響區(qū)的組織變化,鈦螺旋管批發(fā)生產(chǎn)的鈦是有同素異形體轉(zhuǎn)變的金屬。在886°C時開始發(fā)生組織的固態(tài)轉(zhuǎn)變。886°C一下晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu),成為α鈦;高于886°C時α結(jié)構(gòu)的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的β鈦。這個轉(zhuǎn)變過程是在熔池從液體變成固體的瞬間完成的。而這個瞬間長短差異對熔池的結(jié)晶形式有影響,瞬間越長越有利于柱狀晶生長。鈦螺旋管批發(fā)由于鈦具有熔點高(1668°C)、熱容量大和導(dǎo)熱性能差等特性,所以焊接時焊縫收到焊接線能量大小和焊縫強(qiáng)制冷卻的好壞影響,寒風(fēng)處于高溫下滯留的瞬間就有差異。瞬間稍長,為熔池結(jié)晶柱狀晶體生長和接頭熱影響區(qū)的擴(kuò)大提供條件。這也是焊接接頭塑性下降的主要原因之一。接頭的抗拉強(qiáng)度端口通常出現(xiàn)在焊縫的熱影響區(qū)。為了減少這種不利影響,鈦焊接時應(yīng)采用軟焊接規(guī)范,即應(yīng)使用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度。
鈦設(shè)備在化工中的應(yīng)用例子:對苯二甲酸是工業(yè)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(zhì)中,316L不銹鋼經(jīng)幾十小時即發(fā)生點蝕。故設(shè)計規(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)45萬噸對苯二甲酸裝置,有56臺鈦設(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,其中鈦螺旋管批發(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,鈦就在美國成功地應(yīng)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(shè)備的運行情況良好。在國外,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個鈦設(shè)備。中國自20世紀(jì)80年代以來,上海和吉林分別引進(jìn)了國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,鈦螺旋管批發(fā)使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設(shè)計,鈦設(shè)備有12臺,每年生產(chǎn)3萬噸丙酮裝置,鈦設(shè)備可達(dá)40噸。
鈦盤管主要用于容器的加熱和冷卻,鈦盤管的固定方式分為可拆卸和不可拆卸兩種,這取決于鈦螺旋管批發(fā)材料的介質(zhì)和對鈦盤管的腐蝕狀況,但設(shè)計主要以可拆卸為主,使鈦盤管的檢查和清洗變得容易。鈦圓盤管、圓盤管、方鈦圓盤管、蛇鈦圓盤管、u型鈦圓盤管、s型鈦圓盤管、鈦雙層管、鈦管換熱器、鈦管換熱器、鈦管換熱器、掛鈦圓盤管、雙進(jìn)出單層鈦圓盤管、單進(jìn)出鈦圓盤管、單層鈦圓盤管、單層鈦圓盤管、多層鈦圓盤管,鈦螺旋管批發(fā)可根據(jù)客戶圖紙加工。鈦盤管的應(yīng)用特點: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,維護(hù)費用減少,生產(chǎn)力提高。
鈦螺旋管批發(fā)生產(chǎn)的鈦是活性很高的金屬,其活性隨著溫度的升高而提高。鈦及其合金在空氣或含氧氣氛中受熱時與氧氣一起作用。當(dāng)加熱到428℃以下時,形成保護(hù)性氧化膜。當(dāng)溫度升高時,氧化膜的厚度增加。當(dāng)溫度高于538℃時,氧化膜開始失去保護(hù)作用,氧氣通過膜擴(kuò)散到金屬中,形成明顯的氣體滲透層。如果高于815c,鈦表面形成一個松散的氧化層。當(dāng)前,我國經(jīng)濟(jì)保持高速健康發(fā)展,為我國鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的市場環(huán)境。我國化工、電力、海洋開發(fā)、汽車工業(yè)、生物工程用鈦發(fā)展迅速。特別是中國新推出的大型飛機(jī)項目,極大地拉動了國內(nèi)市場對鈦的需求,成為國內(nèi)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。這是國內(nèi)鈦合金生產(chǎn)企業(yè)的巨大發(fā)展機(jī)遇,也是國內(nèi)鈦合金行業(yè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),要求鈦合金企業(yè)提高產(chǎn)品技術(shù)含量,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高鈦螺旋管批發(fā)的管理水平。相信中國的鈦工業(yè)經(jīng)過幾年的追趕后,能在全球鈦工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用。