鈦設備在石油行業(yè)的應用：尿素不僅是優(yōu)質(zhì)肥料，也是石化工業(yè)的原料。自1963生產(chǎn)的襯鈦尿素合成塔投產(chǎn)以來，目前已有近萬臺設備在全世界運行，鈦復合管批發(fā)實踐表明襯鈦合成塔無明顯腐蝕。而316L不銹鋼的折算腐蝕速度為4.1—4．5mm／a。因此，鈦比不銹鋼具有更好的經(jīng)濟效益。除了襯鈦尿素合成塔外，國內(nèi)從70年代以來，先后使用了C02汽提塔、換熱器、混合器和泵閥等。在含硫和鹽高的原油煉制中，鈦制設備是理想的。國外在常壓蒸餾裝置、污水處理設備、脫硫分離塔的冷凝器和汽提塔的散熱器等許多工序都成功選用鈦制設備多年。我國也已在該系統(tǒng)中采用鑄鈦海水泵、催化裂化分餾中的鈦制冷凝器、深冷分離鈦冷凝器和多孔鈦板等，都已正常操作運行十年以上。氯化碳氫化合物是石化工業(yè)中常用的品種之一。由于涉及到氯化反應，不銹鋼設備已難勝任。鈦在國外已用于制造二氯甲烷蒸餾塔、三氯乙烷換熱器、冷凝塔和分餾塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯換熱器和多氯盤管加熱器。我國在氯乙烯生產(chǎn)中，冷卻塔、廢水汽提塔和廢水貯罐的塔板支承架、接管、法蘭密封面，采用了Ti-0．2Pd的襯里，已使用近十年未見腐蝕。而鈦管道、接頭和氣體分布器等都已采用鈦材多年。苯酚是石油化工的重要原料，以丙烯和苯為原料，從異丙苯和過氧化異丙酯中提取苯酚和丙酮是一種新的工藝。國外在十幾年前就采用鈦設備，我國此項工藝尚在開發(fā)之中。在舊工藝中，苯磺化堿溶液生產(chǎn)苯酚，鈦復合管批發(fā)采用鈦反應器、鈦線圈冷卻器和離子化氮化鈦攪拌軸套及鈦靶。

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。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。

鈦設備和鈦管在使用中容易發(fā)生間隙腐蝕，特別是寬度在0.5mm左右的間隙容易發(fā)生腐蝕。換熱器的管與鈦管板之間常發(fā)生槽腐蝕，鈦與非金屬墊片之間的接觸，此外，槽腐蝕在溫度在120℃以上的飽和鹽水中容易發(fā)生。防止裂紋腐蝕的措施有:(1)避免設備和管道上的裂紋和停滯區(qū)；鈦復合管批發(fā)采用鈦鈀合金法蘭焊環(huán)或鈦墊片和鈦復合墊片；換熱用鈦管與鈦管板的連接采用強度膨脹和密封焊接；將飽和鹽溶液的溫度控制在70-85℃之間。鈦棒及鈦合金不能用于干氯氣中，即使溫度在0℃以下，也會發(fā)生劇烈的化學反應，生成四氯化鈦，再分解為二氯化鈦，甚至燃燒。氯中含水量在0.5%以上時，鈦可以保持可靠的穩(wěn)定性。鈦復合管批發(fā)在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量高溫濕氯，溫度為75~90℃，需要冷卻和干燥。鈦在離子膜燒堿生產(chǎn)設備中的主要應用有：陽極體系陽極槽、濃鹽系統(tǒng)加熱器、濃鹽水泵、稀鹽水泵、脫氯塔、稀鹽水系統(tǒng)分配器、儀器和冷卻器；次氯酸鈉系統(tǒng)的冷卻器、吸收塔和分離器；氯氣處理系統(tǒng)的濕氯冷卻器；鹽水系統(tǒng)的液位計；破壞系統(tǒng)的換熱器；堿液循環(huán)泵、堿液系統(tǒng)的堿液冷卻器和上述系統(tǒng)的管道。

鈦設備在化工中的應用例子：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。北京石化總廠引進了一整套鈦設備，包括16個氧化反應器、溶劑脫水塔、加熱器、冷凝器和再沸器。南京揚子石化公司引進年產(chǎn)45萬噸對苯二甲酸裝置,有56臺鈦設備和大量鈦管道閥門。上海石化總廠引進的氧化反應釜高32m，上直徑4m，下直徑5．3m，容積為505m，設備自重達175t。鈦的使用效果非常好，推廣應用前景廣闊。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，其中鈦復合管批發(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，至今鈦設備的運行情況良好。在國外，有襯鈦反應器高達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個鈦設備。中國自20世紀80年代以來，上海和吉林分別引進了國外乙烯氧化乙醛的成套設備，其中許多設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，鈦復合管批發(fā)使用效果非常令人滿意。丙烯氧化成丙酮設計，鈦設備有12臺，每年生產(chǎn)3萬噸丙酮裝置，鈦設備可達40噸。

鈦管在哪些領域遇到了瓶頸？我國鈦復合管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管、鈦合金管在冷卻器領域的應用瓶頸，國外鈦管與管板之間的連接采用常規(guī)的膨脹接頭，膨脹接頭長度為管板厚度的90%，管板長度的10%為鈦管與管板的1mm間隙，這種結(jié)構用于高鹽、高濕空氣環(huán)境，管板采用復合材料（降低產(chǎn)品成本），鈦管與管板容易發(fā)生電化學腐蝕，從而導致管板腐蝕，從而導致鈦管與管板的連接失效，以及漏水、渦輪發(fā)電機故障。鈦復合管批發(fā)的該項目核電動輪發(fā)電機空氣冷卻器的制造技術和重要技術參數(shù)，國外目前處于保密階段，國外空氣冷卻器中國獨資企業(yè)也無法制造同類鈦管空氣冷卻器。

鈦復合管批發(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。當加熱到428℃以下時，形成保護性氧化膜。當溫度升高時，氧化膜的厚度增加。當溫度高于538℃時，氧化膜開始失去保護作用，氧氣通過膜擴散到金屬中，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。當前，我國經(jīng)濟保持高速健康發(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)展機遇，也是國內(nèi)鈦合金行業(yè)的嚴峻挑戰(zhàn)，要求鈦合金企業(yè)提高產(chǎn)品技術含量，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構，提高鈦復合管批發(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)領域內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用。