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钛制压力容器的几个主要特点

时间:2020-09-30 来源:卢梭说压力容器 浏览:
1. 钛-钢复合板制容器的焊接接头处,覆层钛与基层钢不能熔焊成一体,两者在此处没有连接强度,所以钛复层不能计入强度。(这是完全不能,和奥氏体不锈钢-碳钢等可计、可不计是不一样的)
2. 衬钛容器衬里层焊接时,需要在焊缝背面提供起保护作用的惰性气体通道,排出衬里和基层壳体之间的气体,该通道并可用于检验焊接质量,所以衬钛设备应设检漏结构。(这主要是钛的焊接性的问题)
3. 钛在湿氯气中在耐蚀性超过其他常用金属,但在干氯气中会发生崩溃性破坏。在湿氯气中钛能形成致密性的钝化膜,且不易被氯离子破坏。而在干氯气或不含水的液氯中,钛与氯会发生剧烈的放热反应。
4. 钛及钛合金在较高浓度和温度的硝酸中具有较好的耐蚀性,但在发烟硝酸中却有自燃、爆炸的危险。这是因为钛会与发烟硝酸中的二氧化氮发生反应(放热反应),使钛表面生成一层黑色的膜,这层膜呈应力腐蚀开裂迹象,表面会产生细钛粒沉淀,容易自燃。
5. 若钛表面受到铁或其他飞溅金属的污染,在具有导电性的腐蚀介质中,这些污染金属会被溶解,在钛表面析出氢,氢会以原子态的形式侵入钛中,易形成氢化钛,使钛变脆进而产生裂纹,所以钛制容器最后必须做铁污染检验
6. 钛是活性金属,氢对钛材的渗透性、扩散速度也是比较快的,在一定的环境下(如高温,或表面被破坏)钛是极易吸氢的,钛材吸氢后容易使钛材脆化、产生裂纹,所以钛制设备的防氢脆破坏也是至关重要的。
主要措施包括:控制钛材中的杂质氢;避免加工过程中的铁离子污染;热加工或热处理时应在微氧化性氛围中进行;焊接时进行气体保护(包括焊缝背面),防止吸氢;避免存在缝隙或与异种金属接触时产生电偶腐蚀;通过高温氧化、阳极化等处理来改善抗氢性能;采用耐氢脆的钛合金。
7. 钛虽然热导率比碳钢等低,但钛制换热器的传热效果并不差,主要是因为:钛的耐蚀性好、强度高,换热管壁厚可取较薄;并因为耐蚀性好,流体流速可取较高;钛表面光洁,不易结垢,可提高传热系数;钛表面不易湿润,气体在其表面冷凝时,多呈滴状,因而给热系数也较高。
8. 钛的使用环境通常较为苛刻,对于壁厚较大的钛管可同时要求进行涡流探伤超声波探伤。因为涡流探伤具有“趋肤效应”对浅层缺陷敏感,而超声波探伤存在“表面盲层”现象,两种检测手段互补,以保证材料质量。
9. 钛的熔点高而导热性差,热容量小、电阻系数大,焊接时熔池钛金属的流动性大,在确定坡口形式和尺寸时,要考虑:焊缝填充金属尽量少,避免产生缺陷,减少残余变形和应力,并有利于焊接保护。具体地可参考钛制容器标准JB 4745。
10. 和锆类似,由于钛的熔点很高,导热系数较小,钛、钢相互熔焊时,容易形成硬而脆的金属间化合物FeTi,使焊缝处的塑性和韧性显著降低,冷却时易产生裂纹,严重影响焊缝的强度和耐腐蚀性,所以可认为:钛、钢之间不能进行熔化焊接
11. 钛制容器表面应进行酸洗、钝化处理。酸洗的目的是去除加工过程中受到的铁染污、气体污染(热加工)。钝化的目的是使钛材表面形成一层致密的氧化膜(即钝化膜),提高材料的耐蚀性能。
参考文献:戴季煌, 等. 承压设备设计典型问题精解[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010
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