金屬鈦具有優(yōu)秀的耐腐蝕性和力學性能,被廣泛應用于很多領(lǐng)域。特別是化工應用中,用鈦可以代替不銹鋼作為耐腐蝕材料,這對延長設(shè)備使用年限、降低成本、防止污染和提高生產(chǎn)率等方面有著十分重要的意義。近年來,我國化工用鈦的范圍在不斷擴大,用量逐年增加,鈦已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一。鈦作為一種用于化工裝置中的耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料,已經(jīng)成為化工設(shè)備中的理想材料。
鈦在化工行業(yè)的主要應用領(lǐng)域
氯堿行業(yè)
鈦在化工中的最早,用戶是氯堿工業(yè)。其中包括氯氣,氯氧化物,農(nóng)藥,漂泊粉等的生產(chǎn),在氯的生產(chǎn)中,鈦設(shè)備和管道幾乎占其總質(zhì)量量的四分之一'。如用于金屬陽極電解槽,離子膜電解槽與陽極液泵,列管式濕氯冷卻器,氯廢水脫氯塔,氯氣冷卻洗滌塔,精制鹽水預熱器,真空脫氯用泵和閥門等。
純堿行業(yè)
在純堿生產(chǎn)中,鈦材主要用于結(jié)晶外冷器,蒸餾塔頂氨冷凝器,氯化銨母液加熱器,平板換熱器,傘板換熱器,碳化塔冷卻管,二氧化碳透平壓縮機轉(zhuǎn)子葉輪,堿液泵等。
真空制鹽行業(yè)
鈦氨蒸發(fā)器,鈦預熱器,鈦預冷器,鈦法蘭,鈦管板,鈦泵的殼體及鈦彎頭。
石油化纖
目前,不論從國外引進的,還是國內(nèi)自行設(shè)計制造的滌綸,錦綸,維綸等石油化纖企業(yè)已用了一些鈦設(shè)備。鈦設(shè)備應用對我國化纖生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮了積極作用$尤其對安全穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn),對提高產(chǎn)品質(zhì)量,對防止不銹鋼過早腐蝕失效,提高設(shè)備使用壽命,減少停車與檢修,提高綜合經(jīng)濟效益,做出了重大的貢獻。
精細化工行業(yè)
環(huán)氧丙烷裝置工業(yè)原料是強腐蝕介質(zhì)。PO生產(chǎn)中所用的兩大主要原料是液氯和丙烯,這些強腐蝕介質(zhì)奠定了PO生產(chǎn)裝置設(shè)備管道的腐蝕基礎(chǔ),在這種工藝條件下生產(chǎn),如用碳鋼、Al、Cu、Ni、不銹鋼等金屬均都無法抗拒腐蝕,唯有鈦材是比較理想的抗腐蝕金屬材料。
無機鹽行業(yè)
無機鹽主要包括氯酸鹽和鉀鹽。國內(nèi)氯酸鈉生產(chǎn)近兩年來發(fā)展很快,總生產(chǎn)能力突破100萬t,另有大約50萬t在擴建或前期工作中.氯酸鹽鈦制設(shè)備主要有電解槽,鈦陽極,反應發(fā)生器,蒸發(fā)器等,每一萬t氯酸鈉大概需要使用鈦材15t。
鉀鹽產(chǎn)品包括氯化鉀,硫酸鉀,硝酸鉀,碳酸鉀等,目前,中國硝酸鉀和碳酸鉀的總產(chǎn)能約為60萬t。在硝酸鉀和碳酸鉀生產(chǎn)中的蒸發(fā)器,預熱罐和冷卻器需要使用鈦制設(shè)備。
其他行業(yè)
鈦白粉——鈦材用于薄膜濃縮器,煅燒窯進料管,離心器分布盤等。
尿素——鈦材用于尿素合成塔襯里,氨汽提塔,一般分解塔加熱器,甲胺泵的進,排液閥與彈簧,高壓混合器等。
染料——鈦材用于蛇管換熱器,吸收塔,凈化塔噴頭,風機,水環(huán)式真空泵,過濾器等。
硝酸——鈦材用于硝酸蒸發(fā)器,氧化氮尾氣預熱器,硝酸蒸汽預熱器,氣體洗滌器,快速冷卻器,冷凝器,渦輪鼓風機,泵,閥門,管道等。
鈦合金的特性
一、較低的密度可以顯著降低管柱載荷,特別超深石油井管。
二、較高的強度包括:伸強度、蠕變強度、疲勞強度等。
三、優(yōu)良的耐腐蝕性能,耐海水腐蝕性能優(yōu)良。
四、較寬的使用溫度范圍,常規(guī)鈦合金使用溫度從零下269 ℃至零上600 ℃。
五、較大的彈性變形能力,鈦合金的屈服強度高而彈性模量(E)低,因此很適宜做彈簧等零件,更重要的是適用于大位移水平井。
六、較低的膨脹系數(shù), 這一特性使石油裝備更適應溫度的變化和減少結(jié)構(gòu)件的內(nèi)應力。
七、無磁性,適應各種裝備中一些檢測、通訊、控制手段正常使用的要求。
八、較好的加工工藝性能,鈦合金通常具有良好的鑄、鍛、焊、3D打印等工藝性能,這往往是各種工程選材過程中能否勝出的重要因素。
鈦合金管、法蘭、各種螺栓配件等目前在石油行業(yè)的應用越來越廣泛,隨著鈦各種工藝和技術(shù)的改進和提高,各種鈦合金材質(zhì)油套管等設(shè)備也會越來越廣泛應用。