| 鈦容器的應(yīng)用特點(diǎn) |
| （1） 鈦在空氣和氧化性，中性水溶液介質(zhì)中，其表面很易產(chǎn)生致密的氧化鈦鈍化膜，使鈦的電極電位顯著正移，大大提高了熱力學(xué)穩(wěn)定性。以鈍性系數(shù)來表示金屬鈍化后化學(xué)穩(wěn)定性提高的程度，鐵為0.18，鎳為0.37，鉬為0.49，鉻為0.74，鋁為0.82，而鈦則為2.44。鈦在許多介質(zhì)中具有比不銹鋼、鋁等好得多的耐蝕性。（移動(dòng)式容器還利用了鈦比重輕、比強(qiáng)度高的特性） |
| （2） 鈦不存在像鐵素體鋼那樣的低溫脆性問題，鈦可以用做溫度低至-269度的低溫容器,但由于奧氏體不銹鋼,鋁,銅,等也可以用做低溫容器,且比鈦便宜,因此鈦實(shí)際上很少用于低溫固定式容器,在航空、航天中鈦用做移動(dòng)式低溫容器，重要是利用了鈦的高比強(qiáng)度、重輕量的特點(diǎn)。 |
| （3） 在海水、鹽水等含氯介質(zhì)中，碳素鋼，低合金鋼，一般不銹鋼，鋁耐蝕性均不好，而鈦具有獨(dú)特優(yōu)異的耐蝕性，約有50%的鈦容器用于抗含氯介質(zhì)的腐蝕。 |
| （4） 由于鈦的耐蝕性是由于表面氧化膜所致，因此一般的工業(yè)純鈦和鈦合金在高溫鹽酸等強(qiáng)還原性介質(zhì)中不耐蝕。Ti-32Mo可耐鹽酸腐蝕，但其塑性和工藝性能差，尚未列入壓力加工鈦材標(biāo)準(zhǔn)，也未列入本標(biāo)準(zhǔn)中作為容器用鈦。 |
| （5） 鈦在一定條件下的發(fā)煙硝酸、干氯氣、甲醇、三氯乙烯、液態(tài)四氧化二氮，熔融金屬鹽，四氯化碳等介質(zhì)可能產(chǎn)生燃燒、爆炸或應(yīng)力腐蝕，使鈦容器產(chǎn)生惡性事故，鈦容器對(duì)這些介質(zhì)應(yīng)回避或慎用。 |
| （6） 在溫度超過500度的純氧或溫度超過1200度的空氣中，鈦會(huì)燃燒，因此鈦容器不得在接觸空氣和氧的情況下接觸明火，以避免鈦容器燃燒。 |
| （7） 鈦材和鈦容器一般不要求考核沖擊韌性。 |
| （8） 鈦的用途主要有兩類。一為航空中用于超音速飛機(jī)等。主要用其高的比強(qiáng)度。主要牌號(hào)為Ti-6Al-4V ，另一為用于民用工業(yè)，主要用其優(yōu)異的耐蝕性，主要牌號(hào)為工業(yè)純鈦。我國(guó)90%以上的鈦用于民用工業(yè)，民用工業(yè)用鈦中約有3/4用于容器（包括換熱器）因此我國(guó)容器用鈦在鈦工業(yè)中占舉足輕重的位置。 |
| 容器用鈦的確定 |
1 、容器用鈦和鋼一樣，必須滿足容器制造和使用的基本要求，即制造中便于條形和焊接，使用時(shí)能安全承載。因而要求容器用鈦有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、良好的塑性和焊接性能。
容器的承載能力不僅與鈦材強(qiáng)度有關(guān)，還與設(shè)計(jì)中根據(jù)材料強(qiáng)度所計(jì)算出來的構(gòu)件尺寸有關(guān)，因而材料強(qiáng)度高低只影響構(gòu)件的尺寸大小。一般并不影響到材料是否能用。 |
| 2、鈦比鋼的價(jià)格貴得多，也比鋁、銅等貴多，采用昂貴的鈦制造容器在于鈦有下述其他金屬不可替代的特征。 |
| （1）鈦的比強(qiáng)度很高，宇航容器常利用此特性，但宇航容器不屬于本標(biāo)準(zhǔn)的范圍。地面固定式容器并不特別追求容器的重量輕。 |
| （2）鈦有良好的低溫塑料及其韌性，宜用于低溫容器，但由于鋁、銅、奧氏體不銹鋼等也均可用于低溫容器，因而實(shí)際上昂貴的鈦很少用于低溫容器。 |
| （3）鈦用于容器主要利用鈦具有優(yōu)于上述其他金屬的優(yōu)異的耐腐蝕性 |
| （4）鈦的熱導(dǎo)率約為碳鋼的1/5，與奧氏體不銹鋼接近，由于鈦的強(qiáng)度較高，管殼式換熱器的換熱管的壁厚可較薄。 |
| （5）本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的容器用鈦材料只限于我國(guó)現(xiàn)行鈦材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)、狀態(tài)和能保證力學(xué)性能的尺寸范圍。 |
| 如我國(guó)鈦板標(biāo)準(zhǔn)GB/T3621中保證力學(xué)性能的厚度僅為10mm(TA2為25mm),而在國(guó)外鈦板標(biāo)準(zhǔn)中與我國(guó)容器用鈦牌號(hào)相當(dāng)?shù)拟伵铺?hào)保證力學(xué)性能的厚度均較厚,美國(guó)為25mm,日本為15mm,德國(guó)為35mm,俄羅斯為150mm.實(shí)際上我國(guó)鈦板標(biāo)準(zhǔn)中可供應(yīng)的鈦板厚度可達(dá)60mm.只要供貨時(shí)能保證力學(xué)性能,在容器上也是可以應(yīng)用的,力學(xué)性能的合格指標(biāo)可以協(xié)商確定.如果所保證的強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)中10mm以下厚度的強(qiáng)度保證值稍低,可以另行計(jì)算其許用應(yīng)力值.據(jù)了解,我國(guó)寶雞有色金屬加工廠對(duì)不超過25mm厚的鈦板以可按GB/T3621中厚度不超過10mm的鈦板保證力學(xué)性能. |
| （6）我國(guó)鈦材與國(guó)外相應(yīng)牌號(hào)在化學(xué)成分與力學(xué)性能方面并不完全相同,但有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系.采用國(guó)外鈦材代替國(guó)內(nèi)相應(yīng)牌號(hào)的鈦材是允許的,也很方便.這時(shí)除應(yīng)符合<<壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程>>中第22條的要求外,當(dāng)國(guó)外鈦材與國(guó)內(nèi)鈦材的強(qiáng)度稍有差別時(shí),其許用應(yīng)力值也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整. |
| 當(dāng)由于特殊情況的需要,要采用本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容器用鈦牌號(hào)和狀態(tài)以外的鈦材及新研制的鈦材制造容器時(shí),除應(yīng)按<<壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程>>中第23條的規(guī)定外,還應(yīng)至少同時(shí)符合下列條件: |
| 1 化學(xué)成分符合相應(yīng)鈦材標(biāo)準(zhǔn)的要求;
2 室溫抗拉強(qiáng)度、規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力、伸長(zhǎng)率的下線值均為保證值;
3 一般要求室溫下變形鈦材的伸長(zhǎng)率不低于18%,只有在確知鈦材只用于不變形或變形量較小的容器構(gòu)件,且經(jīng)制造部門認(rèn)可可以順利成形時(shí)才可應(yīng)用伸長(zhǎng)率較低的鈦材,此時(shí)伸長(zhǎng)率也不應(yīng)低于15%.
4 該鈦材具有在該容器設(shè)計(jì)溫度下的抗拉強(qiáng)度和規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力的下線保證值數(shù)據(jù). |
| （７）本標(biāo)準(zhǔn)中所列變形鈦的6個(gè)牌號(hào)在國(guó)內(nèi)已有一定的應(yīng)用基礎(chǔ). |
| 1993年前,鈦材標(biāo)準(zhǔn)中有的容器用鈦只有TA1、TA2、TA3三個(gè)牌號(hào),基本上以TA2作為基本牌號(hào),要求塑性和耐蝕性高些時(shí)采用TA1,不變行的構(gòu)件可采用TA3.雖然TA0、TA9和TA10在1993年以后才正式列入標(biāo)準(zhǔn),但與TA0相當(dāng)?shù)拿绹?guó)牌號(hào)Gradel國(guó)內(nèi)已有采用,TA9和TA10也早以Ti-0.2Pd和Ti-0.3Mo-0.8Ni的非正式牌號(hào)在容器中多有采用.鑄鈦的兩個(gè)牌號(hào)自1986年即以列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),得到廣泛應(yīng)用.
因此本標(biāo)準(zhǔn)所確定的容器用鈦在鈦材生產(chǎn)供應(yīng)、容器制造和應(yīng)用方面都已積累了較多的經(jīng)驗(yàn),具備了較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ). |
| （８）除GB/T3620中的6個(gè)牌號(hào)外,另外按GB/T14845-1993列出了板式換熱器用鈦板TA1-A,具有良好的深沖性能 |
| 容器用鈦的訂購(gòu)技術(shù)要求 |
（1）容器用鈦以現(xiàn)行鈦材標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),因而訂購(gòu)首先應(yīng)滿足鈦材標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求.
由于這些鈦材標(biāo)準(zhǔn)并非壓力容器專用材料標(biāo)準(zhǔn),而是通用材料標(biāo)準(zhǔn),,因而僅有鈦材標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求尚不能滿足容器用鈦的技術(shù)要求,必須提出補(bǔ)充技術(shù)要求.屬于容器用鈦的共性補(bǔ)充技術(shù)要求由本標(biāo)準(zhǔn)中提出;屬于具體容器對(duì)所用鈦材的特殊補(bǔ)充技術(shù)要求則由容器設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件中提出.容器用鈦的訂購(gòu)技術(shù)要求應(yīng)為這三部分的總和 |
（２）容器用變形鈦均要求退火狀態(tài)供貨.
在現(xiàn)行鈦材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,只有管和換熱管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以退火狀態(tài)供貨，板、棒、鍛件標(biāo)準(zhǔn)中的供貨狀態(tài)則由購(gòu)方選擇，如購(gòu)貨合同中未注明要求退火狀態(tài)供貨，則供方一般均為熱作或冷作態(tài)供貨。
棒材和鍛件標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定：力學(xué)性能在經(jīng)熱處理后的試樣坯上測(cè)試，即試樣的力學(xué)性能合格，并不說明所供鈦材也是退火狀態(tài)，也不說明所供鈦材已達(dá)到質(zhì)保書中所列合格的力學(xué)性能。應(yīng)要求所供鈦材與力學(xué)性能試樣為同樣的退火狀態(tài)，即試樣坯應(yīng)當(dāng)從退火狀態(tài)的鈦材或其延伸部位截取。 |
（３）容器用鈦應(yīng)確保室溫抗拉強(qiáng)度σb和規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力σ.r02為必保技術(shù)要求。
在有的鈦材標(biāo)準(zhǔn)中σ.r02未做明確要求，有的僅作為附加要求，有的僅在需方要求時(shí)方予測(cè)試（僅為提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并未保證）這些均不能符合容器用鈦的要求，訂購(gòu)合同中應(yīng)明確作為必保要求。如鈦材標(biāo)準(zhǔn)中未列出合格指標(biāo)，可按本標(biāo)準(zhǔn)的表4-1至4-5中所列的合格指示，也可以協(xié)商另行確定合格指標(biāo)，但此時(shí)最大許用拉伸應(yīng)力值也需另行確定。 |
| （４）在鈦材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，只有換熱管和鍛件標(biāo)準(zhǔn)中已將無損檢測(cè)列為必保技術(shù)要求。用戶如無特殊要求，可按照其無損檢測(cè)的要求。鈦板標(biāo)準(zhǔn)中未提到無損檢測(cè)要求。CD1308—87中提出了要求鈦板進(jìn)行超聲檢測(cè)的五種情況。 |
| 1、設(shè)計(jì)溫度底于-60
2、設(shè)計(jì)壓力超過6
3、用做多層受壓設(shè)備的內(nèi)筒；
4、用作薩那類壓力容器和換熱器的襯里；
5、鈦板厚度大于20mm |
（５）考慮到GB150對(duì)鋼板確定是否無損檢測(cè)也主要是由鋼板厚度來區(qū)分,板材厚度厚了容易產(chǎn)生缺陷,厚板一般也主要用于承載較大的場(chǎng)合,有時(shí)訂貨時(shí)尚不能完全弄清每一張鈦板究竟用于何種應(yīng)用條件,因此本標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定厚度超過20mm的鈦板應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測(cè),對(duì)于何種應(yīng)用條件下應(yīng)進(jìn)行無損檢測(cè)不作統(tǒng)一規(guī)定,必要時(shí)可由設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件中補(bǔ)充提出.
另外,GB/T5193超聲波檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)只適用于厚度超過13mm的工件,不適用于薄板的探傷.蘭姆波超聲波探傷方法可以適用于0.5mm—13mm厚度的鈦板,但蘭姆波超聲波探傷方法尚未列為正規(guī)標(biāo)準(zhǔn),因而現(xiàn)在對(duì)于襯里用薄鈦板也沒有合適的檢測(cè)方法. 不宜普遍規(guī)定進(jìn)行檢測(cè).一般用的鈦管標(biāo)準(zhǔn)中未列無損檢測(cè)要求,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)壓力超過10MPa時(shí),應(yīng)進(jìn)行超聲波或渦流檢測(cè).鈦棒標(biāo)準(zhǔn)中僅將超聲波無損檢測(cè)作為附加技術(shù)要求,本標(biāo)準(zhǔn)不作統(tǒng)一規(guī)定,,由設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況確定. |
（６）鈦管和鈦熱管標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了管的制造方法分為軋(拔)、焊接及焊接－軋制三種，訂貨時(shí)應(yīng)在合同中注明是哪一種，因?yàn)檫@些管子的檢驗(yàn)技術(shù)要求不同，應(yīng)用性能（如許用應(yīng)力）也不同。
這五種情況。前四種為鈦材的應(yīng)用條件。只有后一種屬于鈦板本身的參數(shù)。 |
