Все-титановые контейнерышироко используются в химической, морской и аэрокосмической областях благодаря превосходной коррозионной стойкости и легкому весу титана. Однако особые характеристики титана (такие как деградация прочности при высоких-температурах, низкий модуль упругости и восприимчивость к реакции с примесными элементами) налагают строгие требования к конструкции контейнера.
A. Адаптивность сварочного процесса: двойные ограничения защиты и работоспособности Титан в расплавленном состоянии обладает высокой химической активностью и легко реагирует с такими элементами, как кислород, азот и водород, что приводит к охрупчиванию сварного шва.
1. Обеспечение рабочего пространства. В зоне сварки должно быть зарезервировано достаточно места, чтобы обеспечить свободное перемещение сварочного инструмента TIG, избегая недостаточного покрытия защитным газом из-за нехватки места. Отверстия сопел корпуса должны быть расположены максимально перпендикулярно оси для упрощения конструкции экранирующих приспособлений и повышения защитного эффекта зоны сварки.
2. Защита в зоне высоких-температур. Все сварные соединения должны постоянно защищаться инертным газом (например, аргоном высокой-чистоты) в зонах с высокими-температурами выше 400 градусов во избежание окисления. При проектировании конструкции следует избегать образования закрытых полостей, чтобы обеспечить достаточную циркуляцию защитного газа.
3. Контроль зазора при тупой кромке: зазор при тупой кромке стыковых сварных соединений должен быть меньше, чем у стальных контейнеров (обычно менее или равный 1 мм), чтобы компенсировать разницу в текучести расплавленной ванны, вызванную высокой температурой плавления титана (1668 градусов) и низкой теплопроводностью (17 Вт/м·К).
B. Совместимость материалов: интерметаллидная сварка стали-титана запрещена. Примесные элементы должны строго контролироваться. Титан образует твердые и хрупкие интерметаллические соединения (такие как TiFe и TiNi) с такими металлами, как железо и никель, при высоких температурах, что значительно снижает пластичность сварного шва. Конструктивное проектирование должно соответствовать следующим принципам:
1. Изоляция стального-контакта с титаном. За исключением сварки взрывом и пайки, прямая сварка между титаном и сталью строго запрещена. Для вторичных компонентов, таких как свободные фланцы и соединительные болты из углеродистой стали, электрическая изоляция должна быть обеспечена с помощью изолирующих прокладок или покрытий. При соединении титановых контейнеров со стальными трубами следует использовать переходные соединения из титана-стали или не-металлические перегородки.
2. Предотвращение перекрестного-загрязнения. Во время производства станции обработки титана и стали должны быть строго разделены, чтобы предотвратить перекрестное-использование инструментов (таких как шлифовальные круги и напильники), которое может привести к загрязнению поверхности титана железом. Перед сваркой титана оксидную окалину необходимо удалить травлением (смесь кислот HF + HNO₃) или механической шлифовкой, чтобы обеспечить чистоту зоны сварного шва.
C. Контроль напряжения: непрерывное проектирование и оптимизация геометрических параметров. Модуль упругости титана (105 ГПа) составляет всего 55% модуля упругости стали, что делает его склонным к деформации или растрескиванию из-за концентрации напряжений.
D. Защита от коррозии: проектирование, адаптируемое к среде обитания, и защитные меры. Титановые материалы склонны к щелевой коррозии или гальванической коррозии в восстановительных кислотах, хлоридах и других средах. Структурный проект должен включать защитные меры для различных сценариев коррозии.
E. Экономические компромиссы-: применимые сценарии и выбор материала. Конструкция всех-титановых контейнеров требует баланса между производительностью и стоимостью:
1. Temperature and Pressure Limitations: The permissible temperature should not exceed 250℃ (the strength of titanium decreases significantly above 200℃), and the pressure is recommended to be controlled below 0.5MPa. When the calculated thickness is >13 мм экономическая эффективность чистого титана снижается, и необходимо оценить композитные пластины или схемы локального армирования.
2. Оборудование малого и среднего-размера. Для контейнеров малого и среднего-размера (таких как теплообменники и резервуары для хранения) с температурой менее или равной 150 градусов и давлением менее или равного 0,5 МПа полностью-титановая конструкция обеспечивает наилучшую экономическую-эффективность.
Для крупного-оборудования высокого давления рекомендуется использовать композитные пластины из титана-стали, обеспечивающие баланс между коррозионной стойкостью и экономичностью.
Компания Baoji Reliab Metal Materials Co., Ltd.
Мобильный: 0086 13092900605
Отдел продаж 1: WhatsApp +8613092900605 (г-н Гэри)
Отдел продаж 2: +8613092913521(г-жа София)
Адрес: № 35 Baoti Rd, район Вэйбинь, Баоцзи, Китай
