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钛材的选用原则

由于钛材(钛和钛合金)具有良好的机械性能和物理性能,它的密度小而强度高,抗拉强度σb与密度ρ之比σb/p=200,在所有金属材料中几乎是最高的。
 
同时它具有十分优良的耐腐蚀性能,钛在强腐蚀性环境中所显示的优异的化学稳定性及在电解质(含水)中具有很强的自钝化能力,使钛材的应用和推广速度超过了很多其他金属。
 
一般来说,工业纯钛由于其耐腐蚀性能较α相钛合金和β相或α+β相钛合金更好,适用范围更广,强度虽不如β相钛合金或α+β相钛合金高,但塑性好,易于加工成形,因此,工业纯钛是钛制容器中最常用的材料。
 
选用原则
1)变形钛材应以退火状态(M)供货,钛铸件以铸造状态供货。
 
2)变形工业纯钛TA0、TA1、TA2、TA3中的TA3,由于其冷变形能力差,一般不宜用于筒体、封头和泡罩等部件,只能用于不进行冷变形或冷变形量较小的部件。
 
3) TA9钛钯合金(Ti -0. 2Pa)和TA10钛镍钼合金(Ti -0.8Ni -0.3Mo)主要用于高温含湿氯介质和可能存在缝隙腐蚀(特别是TA9更耐缝隙腐蚀)的场合,作为管板、法兰等部件特别适合。
 
4)若有电偶存在时,通常可采取以下几种措施:
①将一种金属(通常是受电偶腐蚀的金属),复以绝缘材料;
②在两种金属之间增设完全隔离的绝缘材料,避免形成腐蚀电池;
③拉开不同金属之间的距离,或改变它们之间的位置,避免阴极污染;
④避免两种金属之间形成大阴极,小阳极的腐蚀电池;
⑤采用阴极保护。
 
5)若有缝隙腐蚀时,通常可采取以下几种措施:
①采用合理的结构设计,尽量避免或消除缝隙滞留区和积垢现象,改善流体在设备内的流动状态,避免形成死区,内部螺栓连接时,尽量采用焊接连接,点焊搭接尽量采用连续搭接焊或对接焊。
②在缝隙腐蚀可能发生的表面采用表面涂钯、氧化或阳极化处理。
③在缝隙中塞入掺有NiO或镍粉或MoO3粉末的腻子,有时也可避免缝隙腐蚀。
④选用更耐缝隙腐蚀的钛材,如钛钯合金(TA9)或钛镍钼合金(TA10),这些钛材特别适用于法兰密封面有缝隙腐蚀的法兰。
 
6)若有氢脆破裂时,通常可采取以下几种措施:
①选用含氢量少的钛材。
 
②防止加工制造过程中吸氢,即要避免在切割、冲压、卷板、焊接等加工制造过程中使钛表面嵌入铁粒;热加工和热处理加热必须在微氧化性气氛的加热炉中进行;对于一些结构复杂的钛设备,背面难以实现惰性气体保护的焊接接头,要防止焊接时污染吸氢。
 
③选择合适的使用环境:在温度为71~316℃的干氢和湿氢的环境中使用时,如含有一定的氧和水分,可以防止吸氢。钛在氧化性介质、中性介质、弱还原性介质或含有氧化剂的还原性酸中,通常不会发生钛吸氢,或极缓慢地吸氢;但当钛表面被铁污染、表面有缺陷、局部发生腐蚀或异常工况出现时,则可能产生钛吸氢脆化。钛在发生全面腐蚀或局部腐蚀的环境中,易发生钛吸氢脆化。
 
④通过表面处理,如高温氧化、阳极化处理等,可改善抗氢吸收性能。
 
⑤采用耐蚀合金,提高钛的耐蚀性,防止钛吸氢脆化。
 
7)钛材严禁用于液氯和干氯气的场合。
8)钛材严禁使用于含水量小于2%或游离二氧化氮大于6%的发烟硝酸。
9)钛材应避免在应力腐蚀环境下使用。凡有应力腐蚀倾向的介质,即使对钛材腐蚀性轻微,仍有应力腐蚀破裂危险存在时,也是不可使用的。

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