钛制设备设计特点 |
[ 信息发布:本站 | 发布时间:2024-08-15 | 浏览:455次 ] |
1.在设计焊制钛设备时,其结构必须简单,便于清洗焊缝附近的表面和焊接时用惰性气体保护焊缝的正背面。 2.工业纯钛和钛合金本身或相互之间是可以焊接的,但不能与其他金属熔焊。需要与其他金属连接时,只能采用粘接、钎焊、爆炸焊和螺栓连接。 3. 由于钛的热导率小和熔点高,熔融钛具有更大的流动性,因此,它的焊接接头的钝边间隙比其他金属小。 4.钛的抗蠕变性能差,不仅在高温,即使在常温下也发生蠕变行为,所以在设计承受载荷的连接钛的连接螺检和要求保持严格形状的设备及结构时不宜采用钛材。 5.钛的钻孔和攻螺纹是比较困难的,因此,在设计钛设备时应尽量避免盲孔或过长的通孔,并尽可能避免在设备上攻丝。 6.钛的冲击韧性和断裂韧性较差,在设计钛设备时要保持结构的连续性和焊缝的平滑,尽量避免出现应力集中。 7.钛在焊接过程中产生的残余应力较大,在设计铁设备时,要尽量避免焊缝处于断面及形状变化处和应力集中区。 8.钛的热导率小,对于高温下使用的厚壁铁设备,尽量要计算升温时铁设备承受的热应力。 9.钛的线胀系数小,当设计钛衬里的碳钢或不锈钢设备时,应考虑钛衬里承受的热应力或变形。 10.钛材对缺口的敏感性较高,所以在设计承受循环载荷的设备和零部件时,其表面必须光滑,不允许表面存在划伤等缺陷,焊缝必须采用焊透的对焊接,表面应尽量平滑。 11.钛的弹性模量较低,因此,在设计抗弯曲构件和按刚性计算壁厚或振动时,不能套用钢制设备的结构尺寸。 12.钛的抗摩擦性能较差,当钛与其他金属发生滑动接触时,会出现局部黏着和冷焊现象。所以,在采用钛作为摩擦元件时,必须选择可以使钛承受摩擦的材料制成摩擦副,或者对钛元件的摩擦表面进行硬化处理。 13.钛具有显著的回弹性,在设计冷冲压的钛零部件时,不能套用冲压钢制品的模具和工艺。 14.钛的塑性变形范围狭小,而且具有明显的加工硬化现象。所以,钛制零部件的弯曲和翻边通常应采用较大的弯曲半径(其弯曲半径不得小于4~5倍板厚),胀管时采用较小的胀管率。 15.钛在某些介质中(如高温的氯化物溶液和尿素-甲胺溶液等)易产生缝隙腐蚀,在设计处理这些介质的设备时,应最大限度避免出现缝隙和滞流区。如采用焊接代替螺检连接、铆接和胀接;在法兰连接处的密封面应采用耐缝隙腐蚀的钛合金或涂层;用对接焊代替搭接点焊。 16.钛在氧化性、中性和与腐蚀抑制剂共存的还原性介质中,特别是在含氯离子、乙酸、脂肪酸和氨基甲酸胺的溶液中具有较高的耐蚀性。但是在发烟硝酸(NOx>6%;H2O<2%)、干氯气(静止设备 H2O<0.3%;转动设备 H2O<1.5%),过氧化氢和含氟介质中使用,便产生强烈腐蚀、燃烧和爆炸。所以钛设备只能用在前述介质中,而不能用在后述介质中。 17.钛在某些高流速和速度突然变化的腐蚀介质中,易产生冲刷腐蚀和冲击腐蚀。所以在设计处理上述介质的设备时,腐蚀介质的流速应低于临界流速;或在易产生冲刷或冲击腐 蚀的部位应设置防护挡板和避免流速变化。 18钛在某些介质中(如甲醇、红烟硝酸和熔融盐等),可能产生应力腐蚀破坏。因此,在设计处理有可能产生应力腐蚀破裂的介质的设备时,应控制设备达到的应力水平,特别是应避免产生过大的局部应力(如保持结构的连续性、消除冷加工和焊接产生的残余应力推施),以及选择抗应力腐蚀破裂的钛材等。 19. 钛在液氧中有冲击、摩擦敏感性。如果产生钛的新鲜表面,在0.35MPa压力、室温会自燃,所以避免液氧和某些氧分压高的水溶液。 20. 钛制设备比较适宜的工作温度范围为:纯钛低于250℃,钛钢复合205~350℃。在 氧化气氛中使用的全工业纯钛设备,使用温度可以高一些,但不宜超过450℃,所以应该避免超温使用钛制设备。 21.钛具有明显的各向异性,因此在设计单向受力或抗弯曲的构件时,应注明构件所用材料的轧制方向。 22.随着铁含量的增加,容易形成电偶腐蚀,同时也为氢扩散到钛内提供了通道,而氢容易导致钛的脆性,所以要重视铁污染和环境氢脆。 23.钛的力学性能受温度的影响较大,当设计温度在316℃以下时,决定设计强度指标的因素是该温度下的抗拉强度值。工业纯钛不能通过热处理提高强度。 24.为避免焊接接头塑性下降,钛焊接要求小电流、快速焊,并要求坡口间隙小。由于钛板的焊接接头综合性能较差,焊缝应避免位于应力最大处。 25.钛的热膨胀系数小,与其他材料一起使用时应考虑热补偿措施。 26.在设计时必须注意钛材仅用在有腐蚀的部位,而不用作不接触腐蚀介质承构件。只要有可能,设备承受的全部载荷,应当用碳钢或其他类似的廉价材料制作的构件来承担。 |
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