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钛设备选材分析

时间 :2020-12-29点击数 :

钛设备选材分析
 
 
钛材料的应用特征钛设备
(1)钛产品具有多种类别和不同的结构,包括钛制容器,热交换器塔,分离机械,泵和阀,这些几乎在所有化学工业钛产品。
(2)钛牌号和钛材料种类繁多,不同介质和不同反应区的工艺特性使钛牌号的选择和整个系统的结构形式多样化。
钛材料的选择
2、1常用钛材料的等级和化学组成
化工行业常用钛材料的等级主要包括新国家标准中的TA1、TA2、TA3TA9(分别对应参见GB / T3620、1-94 TA0、TA1、TA2、TA9),其化学成分以及与美国ASTM标准中钛等级的对应关系列于表1、
从表1可以看出, TA1的杂质含量最低,因此该等级的钛具有最低的强度和最佳的可塑性。它主要用于深加工和高度加工的板带材,例如综合的二氧化氯系统,系统中的板式换热器等。TA2的杂质含量略高于TA1、并且具有良好的强度和可塑性。广泛用于管式换热器,容器,管道等。 TA3在常用的工业纯钛中具有最高的杂质含量和最高的强度,但其可塑性低于TA2、常用于容器和一般焊接管道; TA9与TA2具有相同的杂质含量,不同之处在于TA9在TA2的基础上添加0、12%-0、25%的金属Pd,使其与钛形成共析物,从而形成共析产物,因此具有抗裂纹,腐蚀和还原的能力。酸得到了极大的改善,通常用于容易出现缝隙腐蚀和频繁结垢的零件。
2、2钛等级的选择
2、2、1基于耐蚀性的钛材料的选择
为了研究这种环境下钛材料的耐腐蚀性,根据相关规定使用称重国家标准采用该方法对国产TA2、TA3、TA9钛材料进行了耐蚀性试验,根据实验结果计算了年腐蚀量Kl,并根据金属耐蚀性参考标准计算了耐蚀性。在这种环境下获得了不同等级的钛材料。见表2、
从表2可以看出,在二氧化氮制备过程中,钛对不同化学物质和不同类型腐蚀的耐蚀性不同,主要表现在:
(1 TA2、TA3、TA9可以有效抵抗NaClO3、反应母液和扁平浓ClO2溶液的腐蚀,因此可以在反应系统中使用与上述化学物质接触的设备和管道。
(2)TA2、TA3、TA9不能抵抗浓硫酸和干氨的腐钛反应釜蚀,但能抵抗水分含量超过1、5%的温氯腐蚀;因此,将直接还原二氧化氯制备系统中的浓硫酸添加到反应系统中。应避免在局部区域以及与干燥的干氯气接触的区域使用钛。
(3)与TA2和TA3相比,TA9可以处理缝隙结构中残留的化学物质引起的缝隙腐蚀。因此,对于二氧化氯制备系统中具有缝隙腐蚀倾向的零件,建议使用TA9、或者采取其他措施破坏缝隙腐蚀的形成条件。
2、2、2基于钛材料的机械性能和加工特性的选择
在钛材料的选择中,除了不同钛材料的耐腐蚀特性外,钛材料的机械性能(主要是抗拉伸强度和可塑性之间的差异)和加工特性(主要是焊接性能)之间的差异。 TA9是通过在TA2的基础上添加Pd形成的。由于Pd含量少,因此TA9和TA2的机械性能和加工特性基本相同,但由于TA9昂贵得多,除非要防止缝隙腐蚀和规模腐蚀,否则通常不使用TA9、 TA3中的杂质含量与TA2(主要是N和O)明显不同,因此机械性能也存在差异。 TA3的拉伸强度略高于TA2、但其可塑性明显低于TA2、特别是片材的可塑性。两者之间的差异约为50%;如果材料的塑性不足,则在遭受外部变形时会导致韧性不足,并且容易变脆。开裂现象。另外,钛和钛合金中杂质元素的含量也会显着影响材料的焊接性能。在工业纯钛和钛合金中,NOCH等杂质元素以间隙固溶体的形式存在,并且焊接区会吸收更多的NOH,这会使焊缝和热影响区的金属晶格变形,以及变形阻力增加,因此材料的硬度和强度显着增加,而塑不锈钢反应釜性和韧性下降。由间隙元素引起的脆化在钛和钛合金中是常见的,并且脆化程度根据间隙元素的含量而变化。 TA3中的间隙元素含量显着高于TA2、并且焊接过程中的脆化趋势也大于TA2、因此,就机械性能而言,TA2优于TA3、在二氧化氯生产系统中,选择钛设备的TA2可以相对减少应力变形引起的脆性开裂的趋势。当然,TA2的强度比TA3稍差,这在设备强度设计中必须加以考虑。
2、3钛结构的选择
设备中目前使用的钛结构包括所有钛结构,钛衬里结构和钛钢复合结构。因为钛加工相对昂贵,所以通常将全钛结构用于壁较薄且钛量较少的容器。根据强度设计壁厚为8mm以下的容器和设备时,建议采用全钛结构。
当钛材料的量较大并且所需厚度相对较厚时,可以使用钛衬里的结构。钛衬里结构是指以碳钢或不锈钢作为背衬并且以钛作为衬里的结构。结构简单,制造方便。但是,由于钛和钢之间的热膨胀差异,在较高温度下,由于过度的热应力,结构可能会变形甚至破裂。因此,该结构主要用于非高温管道法兰。
3、钛旋转部件的防卡锁
工业纯钛的质感相对较软,因此这种钛部件在摩擦传递中易于引起粘着和卡住。因此,有必要控制摩擦分量(例如钛旋转)。对轴和钛衬套,钛螺栓和螺母进行表面渗氮处理,并采用较大的配合间隙。