Aplikace titanových materiálů v chemii

V chemickém průmyslu některých vyspělých kapitalistických zemí se kromě použití různých jakostí průmyslově čistého titanu hojně využívá také slitina Ti~0.2%Pd (pod 5%).

Někteří lidé si myslí, že použití vysoce pevných korozivzdorných titanových plechů třídy 5 je velmi důležité a slibné při výrobě tlakových zařízení, vysokorychlostních odstředivek a dílů separátorů. V této oblasti probíhá spousta práce.

Titanový plech 5. třídyje kov velmi odolný proti korozi. Termodynamická data titanu ukazují, že titan je termodynamicky extrémně nestabilní kov. Pokud lze titan rozpustit za vzniku Ti2+, jeho standardní elektrodový potenciál je velmi negativní (-1,63V) a jeho povrch je vždy pokryt pasivním oxidovým filmem. Tímto způsobem je stabilní potenciál titanu stabilně vychýlen na kladnou hodnotu, například stabilní potenciál titanu v mořské vodě při 25 stupních je asi +0,09V. V chemických příručkách a učebnicích lze získat standardní elektrodové potenciály odpovídající řadě reakcí titanové elektrody. Stojí za zmínku, že ve skutečnosti tato data nejsou přímo měřena, ale často je lze vypočítat pouze z termodynamických dat a kvůli různým zdrojům dat se mohou objevit různá data pro několik různých elektrodových reakcí, které mohou být vyjádřeny současně. Zvláštní.

Údaje elektrodového potenciálu elektrodové reakce titanu ukazují, že jeho povrch je velmi aktivní a je obvykle vždy pokryt oxidovým filmem, který se přirozeně vytváří ve vzduchu. Proto vynikající odolnost titanu proti korozi pramení ze skutečnosti, že na povrchu titanu je vždy stabilní, vysoce přilnavý a zvláště ochranný oxidový film. Ve skutečnosti je to stabilita tohoto přírodního oxidového filmu, která určuje odolnost titanu proti korozi. Odolnost proti korozi, včetně titanu a titanové slitiny titanové tyče, titanové dráty, titanové desky atd. mají silnou odolnost proti korozi, samozřejmě odolnost proti korozi různých značek je různá, o tom jsme se zmínili v předchozím obsahu webu Nicméně nebudu' dnes moc neřeknu. Teoreticky řečeno, poměr P/B ochranného oxidového filmu musí být větší než 1. Pokud je menší než 1, oxidový film nemůže zcela pokrýt kovový povrch, takže není možné hrát ochrannou roli. Pokud je tento poměr příliš velký, tlakové napětí v oxidovém filmu se odpovídajícím způsobem zvýší, což snadno způsobí prasknutí oxidového filmu a nedojde k jeho ochraně. Poměr P/B titanu je mezi 1 a 2,5 v závislosti na složení a struktuře oxidového filmu. Z tohoto základního bodu analýzy může mít oxidový film titanu lepší ochranu.

Když je povrch titanu vystaven atmosféře nebo vodnému roztoku, okamžitě se automaticky vytvoří nový oxidový film. Například tloušťka oxidového filmu v atmosféře při pokojové teplotě je 1,2 ~ 1,6 nm a časem bude houstnout. Po 70 dnech přirozeně zhoustne na 5nm. Po 545 dnech se postupně zvýšil na 8~9nm. Umělé posílení oxidačních podmínek (jako je zahřívání, použití oxidantů nebo anodická oxidace atd.) může urychlit růst povrchového oxidového filmu a získat silnější oxidový film, čímž se zlepší odolnost titanu proti korozi. Proto oxidový film vytvořený anodickou oxidací a tepelnou oxidací výrazně zlepší odolnost titanu proti korozi. Nyní naši zákazníci vyrobili mnoho podobných výrobků s naší titanovou tyčí a titanovým drátem, což ukazuje, že je to proveditelná cesta.

Protože titan je poměrně drahý kov, měl by být používán jako obkladový materiál pro ocelová zařízení. Má již zkušenosti s výrobou zařízení s titanovou výstelkou o průměru 3,6 metru a délce 20 metrů. Vzhledem k rozdílným hodnotám koeficientu tepelné roztažnosti titanu a oceli nesmí délka jedné části věže přesáhnout 2 metry. Ze stejného důvodu nelze tuto metodu použít tam, kde se teplota periodicky mění. Vzhledem k malé mezeře mezi ocelovým pláštěm a titanovou výstelkou zařízení s titanovou výstelkou by takové zařízení nemělo být používáno ve vakuu a prostředí přenosu tepla.

Vysokotlaká vysokoteplotní zařízení mohou být vyrobena z oceli potažené 2 mm titanem.

Některé společnosti ve Spojených státech a západním Německu používají výbušné svařování k výrobě titanových ocelových plátů a titanem pokrytých ocelových trubek. Maximální velikost této titanem potažené desky je 2,5 metru a pevnost ve smyku titanem potažené vrstvy je asi 250 MN/m2 (minimální pevnost ve smyku je 140 MN/m2). Vrstva je většinou vyrobena z čistého titanu nebo slitiny titanu a palladia.

Konstrukce a použití titanových trubek ukázaly, že v podmínkách nízké teploty a malého průměru trubek je použití titanových trubek ekonomičtější a spolehlivější než použití trubek s titanovým povlakem. Pro trubky o průměru větším než 500 mm je však výhodnější použít trubky potažené titanem.

V poslední době získávají zvláštní zájem titanové monolitické konstrukce, včetně sloupů pro použití při vysokých K a vysokých teplotách (pod 250 stupňů). Zkušenosti byly získány při výrobě titanových zařízení s tloušťkou stěny do 25 mm.

Použití svařovaných titanových trubek je důležitým faktorem při snižování nákladů na zařízení pro výměnu tepla. Podle informací zveřejněných společností American Titanium Corporation, která vyrábí svařované titanové trubky, je cena svařovaných titanových trubek o 20 % levnější než u bezešvých titanových trubek.

Tenkostěnné titanové trubky jsou speciálně vyráběny pro výměníky tepla. Pro pokládku potrubí v Japonsku vyrábí kromě trubek o průměru 6×300 mm také standardní tvarovky speciálního tvaru: T trubky, odbočky 90 a 45 a trubky různých průměrů různých ráží.

Silnostěnné trubky se ve výměnících tepla používají pouze v případě, že je to v kapitalistických zemích nezbytně nutné. Například pro trubkový výměník s návrhovým tlakem 10 MPa v mezitrubkovém prostoru a zkušebním tlakem cca 14 MPa je instalována bezešvá titanová trubka o průměru 19,05 mm a síle stěny 1,8 mm.

Je vidět, že ve vyspělých kapitalistických zemích, jako jsou Spojené státy, Kanada, Japonsko a západoevropské země, jsou vlastnosti použití titanového plechu třídy 5 v chemickém průmyslu následující: široce používané odlitky speciálního tvaru a titanová slitina Ti ~0.2 s lepší odolností proti korozi %Pd; aplikujte ocelová zařízení obložená titanem nebo potažená tenkými titanovými deskami; široce podporovat aplikaci deskových výměníků tepla; používat tenkostěnné titanové trubky v trubkových výměnících tepla a používat tenké titanové desky v zařízeních a součástech.