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;钛盘管批发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。钛盘管批发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。
钛设备在石油行业的应用:尿素不仅是优质肥料,也是石化工业的原料。自1963生产的衬钛尿素合成塔投产以来,目前已有近万台设备在全世界运行,钛盘管批发实践表明衬钛合成塔无明显腐蚀。而316L不锈钢的折算腐蚀速度为4.1—4.5mm/a。因此,钛比不锈钢具有更好的经济效益。除了衬钛尿素合成塔外,国内从70年代以来,先后使用了C02汽提塔、换热器、混合器和泵阀等。在含硫和盐高的原油炼制中,钛制设备是理想的。国外在常压蒸馏装置、污水处理设备、脱硫分离塔的冷凝器和汽提塔的散热器等许多工序都成功选用钛制设备多年。我国也已在该系统中采用铸钛海水泵、催化裂化分馏中的钛制冷凝器、深冷分离钛冷凝器和多孔钛板等,都已正常操作运行十年以上。氯化碳氢化合物是石化工业中常用的品种之一。由于涉及到氯化反应,不锈钢设备已难胜任。钛在国外已用于制造二氯甲烷蒸馏塔、三氯乙烷换热器、冷凝塔和分馏塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯换热器和多氯盘管加热器。我国在氯乙烯生产中,冷却塔、废水汽提塔和废水贮罐的塔板支承架、接管、法兰密封面,采用了Ti-0.2Pd的衬里,已使用近十年未见腐蚀。而钛管道、接头和气体分布器等都已采用钛材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯为原料,从异丙苯和过氧化异丙酯中提取苯酚和丙酮是一种新的工艺。国外在十几年前就采用钛设备,我国此项工艺尚在开发之中。在旧工艺中,苯磺化碱溶液生产苯酚,钛盘管批发采用钛反应器、钛线圈冷却器和离子化氮化钛搅拌轴套及钛靶。
当钛管中氢含量过高时,钛盘管批发由于钛管的脆性,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,钛盘管批发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。
世界上主要有八个钛生产国,按美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国、意大利排名。近年来,受包括中国、日本在内的亚洲各国经济增长的拉动,特别是以中国为核心的石化、军工等行业用钛量的快速增长,世界钛材的需求量迅速增加。每年以两位数的幅度增长。美国是世界上钛需求量较大的国家。也是生产大国,2012年产量超过3.5万吨;俄罗斯钛材产量居全球第2位,2012年产量在3.0万t左右;中国钛盘管批发2012年生产钛材约2.8万t,且2013年有望突破3.0万t;日本2012年的产量也达到了1.9万t左右;欧洲近两年钛材的产量变化不大。但是,与发达国家在钛材料深加工和应用方面的优势相比,国内钛材料的发展相对广泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。钛盘管批发生产的少量技术含量高的成品主要用于军工产品,由于成本等原因无法广泛推广到民用领域。在国外,如英国IMI公司研制的M1834合金、美国Timet公司研制的Ti-1100钛合金等钛合金系列均己成为先进航空发动机上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室温塑性和高温抗氧化性能较好,已陆续应用于汽车排气系统。
钛材质的性能,因为钛合金在物理、化学、力学、耐腐蚀等方面都是优良的。和工艺性能,钛盘管批发在结构设计中不可能盲目套用常用黑色金属和其他有色金属设备的结构。钛和钛合金的力学性能与钢不同,钛材屈强比高,塑性变性范围狭窄,冷冲压和冷弯事件反弹大,钛制设备结构简单,同时良好的结构也容易清洗焊接头附近的表面,用气体保护焊接。钛可以焊接错误的金属、镍、负荷、铅金属,焊后不会产生脆性,这也是由于这些金属在钛中的溶解性。但是钛和钢等金属的互熔特性较差,钛等金属不能直接焊接。连接只能通过粘接、焊接、爆炸焊接和螺栓连接钛的冲击韧性和断裂韧性较差,钛盘管批发在设计中应保持结构的连续性和焊接接头的光滑性,避免应力集中;钛的塑性变形范围窄,存在明显的加工硬化现象。因此,钛件的弯曲和翻边通常采用较大的弯曲半径和较小的管膨胀率。纯钛在氯化物溶液中易产生裂缝腐蚀,但裂缝腐蚀与温度、氯浓度、ph值和裂缝大小密切相关。
气杂质对金属焊接性能的影响,钛具有较高的化学活跃性,与空气中的氧、氮具有极高的亲和力。温度较低时,钛与氧相互作用,形成一层致密的氧化膜,其厚度随温度升高而增加,在600摄氏度以上时,钛开始吸收氧,并将氧溶解于钛中。当温度再次升高时,钛的活性急剧增加,与氧发生剧烈反应,形成氧化钛。钛在300°C以上开始吸氢,在700°C以上开始吸收氮。由于钛被氧和氮污染,钛的强度和硬度增加,而塑性降低。氧气比氮气的影响更大。钛中氢的质量分数为0.01%~0.05%时,钛盘管批发会使焊缝金属的冲击韧性急剧下降,而塑性却下降较少。这意味着氢化物引起的脆性。氢也是焊缝中气孔的来源。在焊接过程中,熔池就像一个小型冶金炉,熔融金属与空气接触。如果钛盘管批发不采取相应的防护措施,熔融的金属和空气被隔绝,氧、氮、氢等气体要素融入钛中,形成脆性氧化物和氮化物,焊接金属的塑性下降,拉伸强度上升,严重的情况下裂,塑性等于0。