钛设备在化工中的应用例子:对苯二甲酸是工业上通过对二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物无论在高温氧化或低温氧化条件下都存在高温腐蚀,在135℃以上介质中,316L不锈钢经几十小时即发生点蚀。故设计规范规定在135℃以上必须使用钛材。北京石化总厂引进了一整套钛设备,包括16个氧化反应器、溶剂脱水塔、加热器、冷凝器和再沸器。南京扬子石化公司引进年产45万吨对苯二甲酸装置,有56台钛设备和大量钛管道阀门。上海石化总厂引进的氧化反应釜高32m,上直径4m,下直径5.3m,容积为505m,设备自重达175t。钛的使用效果非常好,推广应用前景广阔。乙醛氧化为乙醛,乙醛氧化为乙酸,丙烯氧化为丙酮,除原料及产物有一定的腐蚀性外,主要腐蚀介质为催化剂,其中纯钛管厂家生产的不锈钢腐蚀速度较快,钛则具有较好的耐蚀性。早在1963年,钛就在美国成功地应用于乙烯氧化制乙醛。我国的乙烯氧化制乙醛装置已于1976年投入使用,至今钛设备的运行情况良好。在国外,有衬钛反应器高达9.6米,直径3米,有换热器,催化剂再生塔,乙醛溶液冷却器等11个钛设备。中国自20世纪80年代以来,上海和吉林分别引进了国外乙烯氧化乙醛的成套设备,其中许多设备和泵阀等由钛制成。与不锈钢相比,它们具有明显的优势,纯钛管厂家使用效果非常令人满意。丙烯氧化成丙酮设计,钛设备有12台,每年生产3万吨丙酮装置,钛设备可达40吨。
当钛管中氢含量过高时,纯钛管厂家由于钛管的脆性,冲击韧性和缺口拉伸强度会急剧下降,因此钛管中氢含量不应超过0.015%。为了减少氢吸收量,零件在热处理前必须去除指纹、轧制厂的印记、油脂等残留物,热处理炉内的气氛中没有水蒸气。如果钛管的氢含量超过允许值,必须通过真空退火去除。去氢的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的压力下保持2—4小时。当温度不超过540℃时,钛管表面的氧化膜不会显著增厚,而在较高的热处理温度(超过760℃)时,氧化速度会迅速加快,同时氧气向材料内部扩展,形成扩散层-污染层。氧污染层脆化率高,导致零件表面出现裂纹和损伤。有机械加工方法(如喷砂、房屋切割等。)或化学方法如酸洗和化学研磨以去除氧污染层。热处理时,应在保证陨石热处理的前提下,纯钛管厂家尽可能缩短加热时间,也可在真空炉或有惰性气体(氩气、氮气等)的加热炉中进行。)。适当应用还可以避免或减少在空气炉中加热钛管零件造成的污染。
钛的焊接性分析,钛是一种活性金属,能在室温下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的稳定性和耐腐蚀性。540℃以上生成的氧化膜则不致密。高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,400℃以上开始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧气、氮对钛的溶解使钛的塑性和韧性降低,氢对钛的溶解使钛的脆性增强,韧性急剧下降。碳通过间隙固溶于钛,提高钛的强度,降低塑性,碳含量超过溶解度时,会产生硬脆的TiC,呈网状分布,容易产生裂纹。此外,钛的熔点高,比热及导热系数小,冷却速度慢,焊接热影响区在高温下停留时间长,高温极易过热粗化,造成接头塑性下降。钛的可焊性可以从钛的上述特性来分析。为了保证焊接接头的性能,纯钛管厂家应控制碳、氮、氧和氢的侵入。因此,如何在高温下保持钛的清洁和保护是关键问题。同时,纯钛管厂家应控制焊接接头的温度,避免过热影响焊接接头的性能。氩是惰性气体,既不与钛形成固溶体,也不与其他元素发生反应,因此钛的焊接适用于氩弧焊,但氩气的纯度应很高,一般纯度≥99.99%。
钛管如何成形?钛的形成是在室温下完成的,这与钢相似。钛在室温下的延展性低于其他结构金属之一。这自动导致降低的拉伸成形性和较大的弯曲半径。鉴于这种特性,有时使用热成型,尤其是在需要更激烈的弯曲(或拉伸成型时)。纯钛管厂家生产的钛的弹性模量是钢的一半,这意味着成型过程会引起明显的反弹(制造商补偿这一特性)。同样,鉴于钛的磨损趋势(大于钢的磨损趋势),润滑是管材成型过程的重要组成部分。成型准备,大多数情况下,钛在成形操作前不需要采取其他措施。纯钛管厂家在收到锭子后使用它们,但这可能并不总是奏效。在注意其表面的任何标记(如凿子)后,这些标记将通过不同的处理(喷砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖边,在实际管材成型工艺之前应使其光滑。否则有裂边的风险,影响产品质量。
钛设备和钛管在使用中容易发生间隙腐蚀,特别是宽度在0.5mm左右的间隙容易发生腐蚀。换热器的管与钛管板之间常发生槽腐蚀,钛与非金属垫片之间的接触,此外,槽腐蚀在温度在120℃以上的饱和盐水中容易发生。防止裂纹腐蚀的措施有:(1)避免设备和管道上的裂纹和停滞区;纯钛管厂家采用钛钯合金法兰焊环或钛垫片和钛复合垫片;换热用钛管与钛管板的连接采用强度膨胀和密封焊接;将饱和盐溶液的温度控制在70-85℃之间。钛棒及钛合金不能用于干氯气中,即使温度在0℃以下,也会发生剧烈的化学反应,生成四氯化钛,再分解为二氯化钛,甚至燃烧。氯中含水量在0.5%以上时,钛可以保持可靠的稳定性。纯钛管厂家在生产中产生大量高温湿氯,温度为75~90℃,需要冷却和干燥。钛在离子膜烧碱生产设备中的主要应用有:阳极体系阳极槽、浓盐系统加热器、浓盐水泵、稀盐水泵、脱氯塔、稀盐水系统分配器、仪器和冷却器;次氯酸钠系统的冷却器、吸收塔和分离器;氯气处理系统的湿氯冷却器;盐水系统的液位计;破坏系统的换热器;碱液循环泵、碱液系统的碱液冷却器和上述系统的管道。