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;中國鈦復合管批發(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)達國家在鈦材料深加工和應用方面的優(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。鈦復合管批發(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航空發(fā)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(xù)應用于汽車排氣系統(tǒng)。
鈦盤管的應用范圍,鈦復合管批發(fā)將鈦線圈廣泛應用于化工、石油、冶金、發(fā)電、海水淡化、氯堿、制鹽和鈦線圈,也用于生產(chǎn)二氧化鈦、甘氨酸、硝胺酚、農(nóng)藥、燃料化學、農(nóng)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(zhì)中都具有耐腐蝕性,因為鈦和含氧介質(zhì)的反應會產(chǎn)生切、惰性、強粘結(jié)、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(zhì)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(shù)的進步和發(fā)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(yī)療等行業(yè),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(chǎn)中對金屬的新需求,鈦復合管批發(fā)開發(fā)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(shù)低于碳鋼、銅等金屬,但由于其優(yōu)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(jié),表面不規(guī)模,大大降低了熱阻,使鈦具有較好的傳熱性能。
鈦盤管鈦金屬對許多介質(zhì)優(yōu)于鋼材,耐腐蝕性、耐熱強度、低溫韌性和斷裂韌性也優(yōu)于鋼材。鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,比強度位于金屬之首。(注:比強度、比強度與密度),鈦復合管批發(fā)主要用于各種容器的加熱和冷卻。一、鈦盤管的分類:鈦線圈、鈦蛇線圈、鈦雙線圈、鈦管、鈦管換熱器、鈦雙線圈、u型鈦線圈、鈦u型換熱器、鈦管換熱器、懸浮鈦線圈、雙進雙出單層鈦線圈、單層鈦線圈、雙層鈦線圈、三層鈦線圈、四層鈦線圈、五層鈦線圈。二、鈦盤管的固定方式:1.可拆;2.不可拆。主要根據(jù)不同材料的介質(zhì)和鈦線圈的腐蝕程度來確定鈦復合管批發(fā)采用哪種固定方式。在總體情況下,主要拆卸方式為拆卸,方便使用日常維護、維修、清潔等。
鈦盤管中鈦的10個性能:1.密度小,比強度高,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的密和力,在含氧空氣或含氧介質(zhì)中,鈦表面形成致密、強粘連的惰性氧化膜,可防止基體腐蝕。即使是機械磨損,也可以自我恢復或恢復。結(jié)果表明,鈦是一種具有較強鈍化傾向的金屬,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)。鈦復合管批發(fā)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、儲罐等設備的理想材料。5.抗阻尼性能好,與鋼和銅相比,鈦在受到機械振動和電振動后具有更長的振動衰減時間。利用鈦的這一性能可作音叉、學術(shù)上的粉碎機振動元件和音響揚聲器的振動薄膜等。6.無磁性、無污質(zhì),鈦是一種非磁性金屬,在大磁場中不被磁化。無污染,與人體組織和血液相容性好,被學術(shù)界使用。7.抗拉強度與其屈服強度接近,這種性質(zhì)表明,鈦金屬的屈服強度(拉伸強度/屈服強度)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,雖然鈦金屬的導熱系數(shù)低于碳鋼和銅,但由于鈦復合管批發(fā)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的一種。鈦吸氣主要是指與碳,氫,氮,氧在高溫下反應。
工業(yè)純鈦是一種熱力學不穩(wěn)定的金屬。如果可以通過溶解產(chǎn)生Ti2+,則鈦離子化的標準電極電勢為-1.63V,這使鈦可溶于水并釋放氫。然而,在各種腐蝕性介質(zhì)中,鈦具有很強的耐腐蝕性,鈦復合管批發(fā)因為鈦具有很強的鈍化作用。它的鈍化度超過了鈷,鎳和不銹鋼的鈍化度。在眾多活性介質(zhì)中,尤其是氧化性介質(zhì)、氯化物介質(zhì)中,具有優(yōu)異的耐腐蝕性,但鈦在硫酸和鹽酸中的穩(wěn)定性較差。為了解決常規(guī)鈦及鈦合金對硫酸、鹽酸等還原性介質(zhì)的耐蝕性差的問題,在鈦合金中加入鉬(10%~32%)可以大大提高鈦合金對還原性介質(zhì)的耐蝕性。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。合金的強化是其主要性能,對其應用有一定的影響。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護。Ti-20MO及以上的Ti-Mo合金可以滿足要求,而且由于抗氯化物能力強,特別適合采用海水脫硫的電廠。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。主要性能是合金的強化,在一定程度上影響合金的應用。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿足要求,并且由于它們具有很強的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。鉬含量越高,耐腐蝕性越好,但冶煉和加工難度越大。鈦復合管批發(fā)的產(chǎn)品主要性能是合金的強化,在一定程度上影響合金的應用。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿足要求,并且由于它們具有很強的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。Ti-Mo合金的耐腐蝕性如表2所示。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護。Ti-20MO及以上的鈦鉬合金可以滿足要求,并且由于它們具有很強的耐氯化物性能,因此特別適用于使用海水脫硫的發(fā)電廠。鈦鉬合金比純鈦更適合鋼煙囪的腐蝕防護。Ti-20MO及以上的Ti-Mo合金可以滿足要求,而且由于抗氯化物能力強,特別適合采用海水脫硫的電廠。
焊前準備1)焊接場地及環(huán)境,焊接環(huán)境應清潔、無煙、無塵、獨立。施焊環(huán)境的自然條件為:風速≥1.5m/s,相對濕度>80%,溫度<5℃,雨雪無防時不得施焊。例如,在鋼結(jié)構(gòu)車間焊接時,應將鈦焊接區(qū)與鋼結(jié)構(gòu)區(qū)分開,鈦復合管批發(fā)防止鐵粉、氣體等有害雜質(zhì)的污染;焊接應遠離通風口和開啟門窗,現(xiàn)場應鋪設橡膠墊。(2)保護罩的制作,為了使鈦在高溫區(qū)(200℃以上)完全受到氬氣的保護,必須制作保護效果好、焊接操作方便的保護罩。因為保護罩的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接質(zhì)量和焊接效率,所以經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)設計和焊接試驗,最終確定了保護罩的結(jié)構(gòu)形式。另外氬的比重高于空氣,因此保護罩制作時可以考慮在保護罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口應進行加工,例如,坡口應使用坡口機、氣動內(nèi)磨機、氧化鋁或碳化硅砂輪拋光片等工具進行加工。加工坡口時,請慢慢加工(或用冷卻水冷卻),鈦復合管批發(fā)以免加工時溫度過高。切削后的坡口表面應平整光滑,不能有裂紋、層狀、夾雜、毛刺、飛邊及氧化色等,坡口表面及兩側(cè)30mm以內(nèi)的金屬光澤為銀白色。(4)焊接前清掃焊絲、坡口表面和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進行表面清掃。鈦復合管批發(fā)可根據(jù)表面污染程度選用脫脂、機械清理或化學清洗,機械清理時允許使用不銹鋼絲刷。焊接前應用丙酮或無水乙醇等溶劑清洗槽和焊絲,清洗后不要觸摸手,及時在4小時內(nèi)焊接,過期焊接應再次清洗。清潔焊絲不得隨意扔到地上,鈦復合管批發(fā)應放置在清潔焊絲管內(nèi),以防再次污染。