鈦材質(zhì)的性能,因?yàn)殁伜辖鹪谖锢?、化學(xué)、力學(xué)、耐腐蝕等方面都是優(yōu)良的。和工藝性能,鈦盤管批發(fā)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可能盲目套用常用黑色金屬和其他有色金屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。鈦和鈦合金的力學(xué)性能與鋼不同,鈦材屈強(qiáng)比高,塑性變性范圍狹窄,冷沖壓和冷彎事件反彈大,鈦制設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,同時良好的結(jié)構(gòu)也容易清洗焊接頭附近的表面,用氣體保護(hù)焊接。鈦可以焊接錯誤的金屬、鎳、負(fù)荷、鉛金屬,焊后不會產(chǎn)生脆性,這也是由于這些金屬在鈦中的溶解性。但是鈦和鋼等金屬的互熔特性較差,鈦等金屬不能直接焊接。連接只能通過粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓連接鈦的沖擊韌性和斷裂韌性較差,鈦盤管批發(fā)在設(shè)計(jì)中應(yīng)保持結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和焊接接頭的光滑性,避免應(yīng)力集中;鈦的塑性變形范圍窄,存在明顯的加工硬化現(xiàn)象。因此,鈦件的彎曲和翻邊通常采用較大的彎曲半徑和較小的管膨脹率。純鈦在氯化物溶液中易產(chǎn)生裂縫腐蝕,但裂縫腐蝕與溫度、氯濃度、ph值和裂縫大小密切相關(guān)。
真空成形,鈦管對零件壁厚薄、表面亮度要求高、氫脆敏感性強(qiáng)的β型鈦合金,真空成形。真空成形不一定需要昂貴的真空加熱設(shè)備。只要在坯料和模具的上下型腔之間形成密封的空間,在加熱過程中,特別是在從400℃以上到成形溫度期間,上下型腔中的空氣被真空單元逐漸抽出,模具的上下型腔之間的相交程度達(dá)到10(-3)托以上,并且在成形過程中通過切斷管子和充入氬氣可以達(dá)到成形目的。鈦盤管批發(fā)將方法用于鈦箔波紋板的成形,取得了滿意的效果。當(dāng)真空度控制在10^(-3)乇時含氫量低于標(biāo)準(zhǔn)要求,當(dāng)真空度達(dá)到10^(-5)乇時可得到光亮的表面的零件。另外,對于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,鈦盤管批發(fā)也可采用真空充氬保護(hù)方法在球形氣瓶成型過程中進(jìn)行這方面的測試,效果也較好。
鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕及無磁性等優(yōu)異性能,被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、電力及船舶等領(lǐng)域。自20世紀(jì)50年代以來,鈦已成為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料,成為高性能航空發(fā)動機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)輪和葉片選用的材料之一。隨著航天工業(yè)的發(fā)展,鈦合金工業(yè)作為一個起步較晚的新興產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,特別是近年來,國際鈦合金的產(chǎn)量和市場需求經(jīng)歷了高速發(fā)展期,鈦的產(chǎn)量在過去四年中翻了一番。鈦冷卻器(TitaniumCondenser),為制冷系統(tǒng)的機(jī)件,屬于鈦換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體,鈦盤管批發(fā)將鈦管中的熱量,以很快的方式,傳到鈦管附近的空氣中。冷卻器工作過程是一個熱釋放過程,因此冷卻器溫度較高。發(fā)電廠必須用很多冷卻器冷凝渦輪排出的蒸汽。在冷凍廠中用冷卻器來冷凝氨和氟利昂之類的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷卻器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過程中,鈦盤管批發(fā)將蒸汽轉(zhuǎn)化為液體的裝置也稱為冷凝器。所有冷卻器都是帶走氣體或蒸汽的熱量運(yùn)行。
醫(yī)學(xué)鈦在口腔上的應(yīng)用:科研人員在單側(cè)耳聾人群中測試了該裝置。一項(xiàng)研究證實(shí),該裝置舒適的穿著,對牙齒無害,并提高了對噪音環(huán)境中語言的理解。研究者們計(jì)劃較早在2010年向美國食品和藥物管理局提交他們的研究結(jié)果和申請?jiān)S可。如果鈦盤管批發(fā)一切都按計(jì)劃進(jìn)行,鈦盤管批發(fā)將該設(shè)備將于2010年下半年投入市場,這將給數(shù)百萬聾人帶來好處。單側(cè)耳聾的人,很難判斷聲音的確切來源,他們過馬路時非常危險,在吵鬧的房間里聽別人的談話也很困難。位于美國加利福尼亞州的圣馬特奧耳鳴研究中心發(fā)明了纏繞在牙齒上的小裝置,接受放在耳聾中的微型麥克風(fēng)的聲音信息,轉(zhuǎn)換為振動信號。震動信號通過牙齒和下頜傳到健耳的耳蝸,再傳到大腦產(chǎn)生立體聽覺。這種骨傳導(dǎo)的聽覺傳達(dá)樣本是普通人聽自己聲音的方式,一些助聽裝置也通過骨傳導(dǎo)將聲音傳達(dá)給耳蝸,但有些需要鉆頭骨放置鈦棒,有些需要戴麻煩的耳機(jī)。通常的助聽器簡單地?cái)U(kuò)大空氣傳導(dǎo)的聲音,然后傳入耳朵。
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(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,其中鈦盤管批發(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(yùn)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,鈦盤管批發(fā)使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設(shè)計(jì),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。
氣雜質(zhì)對金屬焊接性能的影響,鈦具有較高的化學(xué)活躍性,與空氣中的氧、氮具有極高的親和力。溫度較低時,鈦與氧相互作用,形成一層致密的氧化膜,其厚度隨溫度升高而增加,在600攝氏度以上時,鈦開始吸收氧,并將氧溶解于鈦中。當(dāng)溫度再次升高時,鈦的活性急劇增加,與氧發(fā)生劇烈反應(yīng),形成氧化鈦。鈦在300°C以上開始吸氫,在700°C以上開始吸收氮。由于鈦被氧和氮污染,鈦的強(qiáng)度和硬度增加,而塑性降低。氧氣比氮?dú)獾挠绊懜?。鈦中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%~0.05%時,鈦盤管批發(fā)會使焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降,而塑性卻下降較少。這意味著氫化物引起的脆性。氫也是焊縫中氣孔的來源。在焊接過程中,熔池就像一個小型冶金爐,熔融金屬與空氣接觸。如果鈦盤管批發(fā)不采取相應(yīng)的防護(hù)措施,熔融的金屬和空氣被隔絕,氧、氮、氫等氣體要素融入鈦中,形成脆性氧化物和氮化物,焊接金屬的塑性下降,拉伸強(qiáng)度上升,嚴(yán)重的情況下裂,塑性等于0。