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怎么区分钛材?TA1和TA2有什么区别?

(1) 钛在空气和氧化性,中性水溶液介质中,其表面很易产生致密的氧化钛钝化膜,使钛的电极电位显著正移,大大提高了热力学稳定性。以钝性系数来表示金属钝化后化学稳定性提高的程度,铁为0.18,镍为0.37,钼为0.49,铬为0.74,铝为0.82,而钛则为2.44。钛在许多介质中具有比不锈钢、铝等好得多的耐蚀性。(移动式容器还利用了钛比重轻、比强度高的特性)

(2) 钛不存在像铁素体钢那样的低温脆性问题,钛可以用做温度低至-269度的低温容器,但由于奥氏体不锈钢,铝,铜,等也可以用做低温容器,且比钛便宜,因此钛实际上很少用于低温固定式容器,在航空、航天中钛用做移动式低温容器,重要是利用了钛的高比强度、重轻量的特点。

(3) 在海水、盐水等含氯介质中,碳素钢,低合金钢,一般不锈钢,铝耐蚀性均不好,而钛具有独特优异的耐蚀性,约有50%的钛容器用于抗含氯介质的腐蚀。

(4) 由于钛的耐蚀性是由于表面氧化膜所致,因此一般的工业纯钛和钛合金在高温盐酸等强还原性介质中不耐蚀。Ti-32Mo可耐盐酸腐蚀,但其塑性和工艺性能差,尚未列入压力加工钛材标准,也未列入本标准中作为容器用钛。

(5) 钛在一定条件下的发烟硝酸、干氯气、甲醇、三氯乙烯、液态四氧化二氮,熔融金属盐,四氯化碳等介质可能产生燃烧、爆炸或应力腐蚀,使钛容器产生恶性事故,钛容器对这些介质应回避或慎用。

(6) 在温度超过500度的纯氧或温度超过1200度的空气中,钛会燃烧,因此钛容器不得在接触空气和氧的情况下接触明火,以避免钛容器燃烧。

(7) 钛材和钛容器一般不要求考核冲击韧性。

(8) 钛的用途主要有两类。一为航空中用于超音速飞机等。主要用其高的比强度。主要牌号为Ti-6Al-4V ,另一为用于民用工业,主要用其优异的耐蚀性,主要牌号为工业纯钛。我国90%以上的钛用于民用工业,民用工业用钛中约有34用于容器(包括换热器)因此我国容器用钛在钛工业中占举足轻重的位置。

容器用钛的确定

1 、容器用钛和钢一样,必须满足容器制造和使用的基本要求,即制造中便于条形和焊接,使用时能安全承载。因而要求容器用钛有适当的强度、良好的塑性和焊接性能。

容器的承载能力不仅与钛材强度有关,还与设计中根据材料强度所计算出来的构件尺寸有关,因而材料强度高低只影响构件的尺寸大小。一般并不影响到材料是否能用。

2、钛比钢的价格贵得多,也比铝、铜等贵多,采用昂贵的钛制造容器在于钛有下述其他金属不可替代的特征。

(1)钛的比强度很高

,宇航容器常利用此特性,但宇航容器不属于本标准的范围。地面固定式容器并不特别追求容器的重量轻。

(2)钛有良好的低温塑料及其韧性,宜用于低温容器,但由于铝、铜、奥氏体不锈钢等也均可用于低温容器,因而实际上昂贵的钛很少用于低温容器。

(3)钛用于容器主要利用钛具有优于上述其他金属的优异的耐腐蚀性

(4)钛的热导率约为碳钢的15,与奥氏体不锈钢接近,由于钛的强度较高,管壳式换热器的换热管的壁厚可较薄。

(5)本标准中规定的容器用钛材料只限于我国现行钛材国家标准中的牌号、状态和能保证力学性能的尺寸范围。

如我国钛板标准GBT3621中保证力学性能的厚度仅为10mm(TA2为25mm),而在国外钛板标准中与我国容器用钛牌号相当的钛牌号保证力学性能的厚度均较厚,美国为25mm,日本为15mm,德国为35mm,俄罗斯为150mm.实际上我国钛板标准中可供应的钛板厚度可达60mm.只要供货时能保证力学性能,在容器上也是可以应用的,力学性能的合格指标可以协商确定.如果所保证的强度比标准中10mm以下厚度的强度保证值稍低,可以另行计算其许用应力值.据了解,我国宝鸡有色金属加工厂对不超过25mm厚的钛板以可按GBT3621中厚度不超过10mm的钛板保证力学性能.

(6)我国钛材与国外相应牌号在化学成分与力学性能方面并不完全相同,但有较好的对应关系.采用国外钛材代替国内相应牌号的钛材是允许的,也很方便.这时除应符合压力容器安全技术监察规程中第22条的要求外,当国外钛材与国内钛材的强度稍有差别时,其许用应力值也应作相应的调整.

当由于特殊情况的需要,要采用本标准规定的容器用钛牌号和状态以外的钛材及新研制的钛材制造容器时,除应按压力容器安全技术监察规程中第23条的规定外,还应至少同时符合下列条件

1 化学成分符合相应钛材标准的要求;

2 室温抗拉强度、规定残余伸长应力、伸长率的下线值均为保证值;

3 一般要求室温下变形钛材的伸长率不低于18%,只有在确知钛材只用于不变形或变形量较小的容器构件,且经制造部门认可可以顺利成形时才可应用伸长率较低的钛材,此时伸长率也不应低于15%.

4 该钛材具有在该容器设计温度下的抗拉强度和规定残余伸长应力的下线保证值数据.

(7)本标准中所列变形钛的6个牌号在国内已有一定的应用基础.

1993年前,钛材标准中有的容器用钛只有TA1、TA2、TA3三个牌号,基本上以TA2作为基本牌号,要求塑性和耐蚀性高些时采用TA1,不变行的构件可采用TA3.虽然TA0、TA9和TA10在1993年以后才正式列入标准,但与TA0相当的美国牌号Gradel国内已有采用,TA9和TA10也早以Ti-0.2Pd和Ti-0.3Mo-0.8Ni的非正

式牌号在容器中多有采用.铸钛的两个牌号自1986年即以列入国家标准,得到广泛应用.

因此本标准所确定的容器用钛在钛材生产供应、容器制造和应用方面都已积累了较多的经验,具备了较坚实的基础.

(8)除GBT3620中的6个牌号外,另外按GBT14845-1993列出了板式换热器用钛板TA1-A,具有良好的深冲性能

容器用钛的订购技术要求

(1)容器用钛以现行钛材标准为基础,因而订购首先应满足钛材标准中的技术要求.

由于这些钛材标准并非压力容器专用材料标准,而是通用材料标准,,因而仅有钛材标准中的技术要求尚不能满足容器用钛的技术要求,必须提出补充技术要求.属于容器用钛的共性补充技术要求由本标准中提出;属于具体容器对所用钛材的特殊补充技术要求则由容器设计图样和技术文件中提出.容器用钛的订购技术要求应为这三部分的总和

(2)容器用变形钛均要求退火状态供货.

在现行钛材产品标准中,只有管和换热管标准中规定以退火状态供货,板、棒、锻件标准中的供货状态则由购方选择,如购货合同中未注明要求退火状态供货,则供方一般均为热作或冷作态供货。

棒材和锻件标准中均规定:力学性能在经热处理后的试样坯上测试,即试样的力学性能合格,并不说明所供钛材也是退火状态,也不说明所供钛材已达到质保书中所列合格的力学性能。应要求所供钛材与力学性能试样为同样的退火状态,即试样坯应当从退火状态的钛材或其延伸部位截取。

(3)容器用钛应确保室温抗拉强度σb和规定残余伸长应力σ.r02为必保技术要求。

在有的钛材标准中σ.r02未做明确要求,有的仅作为附加要求,有的仅在需方要求时方予测试(仅为提供实测数据,并未保证)这些均不能符合容器用钛的要求,订购合同中应明确作为必保要求。如钛材标准中未列出合格指标,可按本标准的表4-1至4-5中所列的合格指示,也可以协商另行确定合格指标,但此时最大许用拉伸应力值也需另行确定。

(4)在钛材产品标准中,只有换热管和锻件标准中已将无损检测列为必保技术要求。用户如无特殊要求,可按照其无损检测的要求。钛板标准中未提到无损检测要求。CD1308—87中提出了要求钛板进行超声检测的五种情况。

1、设计温度底于-60

2、设计压力超过6

3、用做多层受压设备的内筒;

4、用作萨那类压力容器和换热器的衬里;

5、钛板厚度大于20mm

(5)考虑到GB150对钢板确定是否无损检测也主要是由钢板厚度来区分,板材厚度厚了容易产生缺陷,厚板一般也主要用于承载较大的场合,有时订货时尚不能完全弄清每一张钛板究竟用于何种应用条件,因此本标准只

规定厚度超过20mm的钛板应进行超声波检测,对于何种应用条件下应进行无损检测不作统一规定,必要时可由设计图样和技术文件中补充提出.

另外,GBT5193超声波检测方法标准只适用于厚度超过13mm的工件,不适用于薄板的探伤.兰姆波超声波探伤方法可以适用于0.5mm—13mm厚度的钛板,但兰姆波超声波探伤方法尚未列为正规标准,因而现在对于衬里用薄钛板也没有合适的检测方法. 不宜普遍规定进行检测.一般用的钛管标准中未列无损检测要求,本标准规定设计压力超过10MPa时,应进行超声波或涡流检测.钛棒标准中仅将超声波无损检测作为附加技术要求,本标准不作统一规定,,由设计根据具体情况确定.

(6)钛管和钛热管标准中均规定了管的制造方法分为轧(拔)、焊接及焊接-轧制三种,订货时应在合同中注明是哪一种,因为这些管子的检验技术要求不同,应用性能(如许用应力)也不同。

这五种情况。前四种为钛材的应用条件。只有后一种属于钛板本身的参数。

压力容器行业上推荐常用的钛与钛合金材料主要有4种工业钝钛(TA0,TA1,TA2,TA3)和2个耐腐蚀低合金钛TA9(Ti-0.2Pd),TA10(Ti-0.3Mo-0.8Ni)及其它17个牌号的高强度钛合金。

参考资料:百度

常用钛材牌号(有国家材料标准)

TA1 (Grade2) 工业纯钛

TA2 (Grade3) 工业纯钛

TA9 (Grade11) Ti-0.2Pd

TA10 (Grade12) Ti-0.3Mo-0.8Ni

TC4 (AB-1) Ti-6Al-4V

钛材的耐腐蚀特点

钛是具有强烈钝化倾向的金属,在空气中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,即使因为某些原因膜遭破坏,也能迅速自动恢复。因此钛在氧化性、中性介质中具有优异的耐腐蚀性。

由于钛的巨大钝化性能,在许多情况下与异种金属接触时,并不加快腐蚀,而可能加快异种金属的腐蚀。如在低浓度非氧化性的酸中,若将Pb、Sn、Cu或蒙乃尔合金与钛接触形成电偶时,这些材料腐蚀加快,而钛不受影响。而在盐酸中,钛与低碳钢接触时,由于钛表面产生新生氢,破坏了钛的氧化膜,不仅引起钛的氢脆,而且加快钛的腐蚀,这可能是由于钛对氢有高度的活性所致。

钛中的含铁量对某些介质中的耐腐蚀性能有影响,铁增多的原因除原材料的原因外,常常是焊接时沾污的铁渗入焊道,使焊道中局部含铁量增高,这时腐蚀具有不均匀的性质。使用铁件支撑钛设备时,铁钛接触面上的铁沾污几乎是不可避免的在铁沾污区腐蚀加速,特别是在有氢存在的情况下。当沾污表面的钛氧化膜发生机械损坏时,氢就渗入金属,根据温度、压力等条件,氢发生相应的扩散,这使钛产生不同程度的氢脆。因此钛在中等温度和中等压力和含氢系统中使

用要避免表面铁污染。

在一般情况下,钛不会发生孔蚀。

钛还具有抗腐蚀疲劳稳定性。

钛耐缝隙腐蚀性能较好,尤其是Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金,因此Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金广泛用于容器设备的密封面材料,以解决设备密封面缝隙腐蚀问题

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