Anwendung von Titanmaterialien in der Chemie
In der chemischen Industrie einiger entwickelter kapitalistischer Länder wird neben der Verwendung verschiedener Qualitäten von industriellem Reintitan auch häufig die Legierung Ti~0,2 %Pd (unter 5 %) verwendet.
Einige Leute denken, dass die Verwendung von hochfestem, korrosionsbeständigem Titanblech der Güteklasse 5 bei der Herstellung von Druckgeräten, Hochgeschwindigkeitszentrifugen und Separatorteilen sehr wichtig und vielversprechend ist. In diesem Bereich wird viel gearbeitet.
Titanblech der Güteklasse 5ist ein sehr korrosionsbeständiges Metall. Die thermodynamischen Daten von Titan zeigen, dass Titan ein thermodynamisch äußerst instabiles Metall ist. Wenn Titan aufgelöst werden kann, um Ti2+ zu erzeugen, ist sein Standardelektrodenpotential sehr negativ (-1,63 V) und seine Oberfläche ist immer mit einem passiven Oxidfilm bedeckt. Auf diese Weise wird das stabile Potenzial von Titan stabil auf einen positiven Wert eingestellt, zum Beispiel beträgt das stabile Potenzial von Titan in Meerwasser bei 25 Grad etwa +0,09 V. In Chemiehandbüchern und Lehrbüchern können Standardelektrodenpotentiale ermittelt werden, die einer Reihe von Titanelektrodenreaktionen entsprechen. Es ist erwähnenswert, dass diese Daten tatsächlich nicht direkt gemessen werden, sondern oft nur aus thermodynamischen Daten berechnet werden können und aufgrund unterschiedlicher Datenquellen unterschiedliche Daten für mehrere unterschiedliche Elektrodenreaktionen erscheinen können, die gleichzeitig ausgedrückt werden können. Seltsam.
Die Elektrodenpotentialdaten der Elektrodenreaktion von Titan zeigen, dass seine Oberfläche sehr aktiv ist und normalerweise immer mit einem Oxidfilm bedeckt ist, der auf natürliche Weise in der Luft entsteht. Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Titan beruht daher darauf, dass auf der Titanoberfläche stets ein stabiler, gut haftender und besonders schützender Oxidfilm vorhanden ist. Tatsächlich ist es die Stabilität dieses natürlichen Oxidfilms, die die Korrosionsbeständigkeit von Titan bestimmt. Korrosionsbeständigkeit, einschließlich Titan und Titanlegierungen, Titanstäbe, Titandrähte, Titanplatten usw. weisen eine starke Korrosionsbeständigkeit auf. Natürlich ist die Korrosionsbeständigkeit verschiedener Marken unterschiedlich, wie wir im vorherigen Inhalt der Website erwähnt haben. Ich habe jedoch gewonnen. Ich sage heute nicht viel. Theoretisch muss das P/B-Verhältnis eines schützenden Oxidfilms größer als 1 sein. Wenn es kleiner als 1 ist, kann der Oxidfilm die Metalloberfläche nicht vollständig bedecken, sodass es unmöglich ist, eine schützende Rolle zu spielen. Wenn dieses Verhältnis zu groß ist, erhöht sich die Druckspannung im Oxidfilm entsprechend, was leicht zum Bruch des Oxidfilms führt und diesen nicht mehr schützt. Das P/B-Verhältnis von Titan liegt je nach Zusammensetzung und Struktur des Oxidfilms zwischen 1 und 2,5. Unter diesem grundlegenden Gesichtspunkt der Analyse kann der Oxidfilm von Titan eine bessere Schutzleistung aufweisen.
Wenn die Titanoberfläche der Atmosphäre oder einer wässrigen Lösung ausgesetzt wird, bildet sich sofort automatisch ein neuer Oxidfilm. Beispielsweise beträgt die Dicke des Oxidfilms in der Atmosphäre bei Raumtemperatur 1,2–1,6 nm und wird mit der Zeit dicker. Nach 70 Tagen verdickt es sich auf natürliche Weise auf 5 nm. Nach 545 Tagen stieg sie allmählich auf 8 bis 9 nm an. Durch künstlich verstärkte Oxidationsbedingungen (z. B. Erhitzen, Verwendung von Oxidationsmitteln oder anodische Oxidation usw.) kann das Wachstum des Oberflächenoxidfilms beschleunigt und ein dickerer Oxidfilm erhalten werden, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von Titan verbessert wird. Daher verbessert der durch anodische Oxidation und thermische Oxidation gebildete Oxidfilm die Korrosionsbeständigkeit von Titan erheblich. Mittlerweile haben unsere Kunden viele ähnliche Produkte mit unserem Titanstab und Titandraht hergestellt, was zeigt, dass dies ein gangbarer Weg ist.
Da Titan ein relativ teures Metall ist, sollte es als Auskleidungsmaterial für Stahlgeräte verwendet werden. Das Unternehmen verfügt bereits über Erfahrung in der Herstellung von mit Titan ausgekleideten Geräten mit einem Durchmesser von 3,6 Metern und einer Länge von 20 Metern. Aufgrund der unterschiedlichen Werte des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Titan und Stahl darf die Länge eines einzelnen Turmabschnitts 2 Meter nicht überschreiten. Aus dem gleichen Grund kann diese Methode nicht angewendet werden, wenn sich die Temperatur periodisch ändert. Aufgrund des kleinen Spalts zwischen der Stahlhülle und der Titanauskleidung von mit Titan ausgekleideten Geräten sollten solche Geräte nicht in Vakuum- und Wärmeübertragungsumgebungen verwendet werden.
Hochdruck- und Hochtemperaturgeräte können aus mit 2 mm Titan beschichtetem Stahl hergestellt werden.
Einige Unternehmen in den USA und Westdeutschland nutzen Sprengschweißen, um Titanstahlplatten und titanbeschichtete Stahlrohre herzustellen. Die maximale Größe dieser mit Titan beschichteten Platte beträgt 2,5 Meter und die Scherfestigkeit der mit Titan beschichteten Schicht beträgt etwa 250 MN/m2 (die minimale Scherfestigkeit beträgt 140 MN/m2). Die Schicht besteht meist aus reinem Titan oder einer Titan-Palladium-Legierung.
Die Konstruktion und Verwendung von Titanrohren hat gezeigt, dass der Einsatz von Titanrohren unter den Bedingungen niedriger Temperaturen und kleinem Rohrdurchmesser wirtschaftlicher und zuverlässiger ist als der Einsatz von Rohren mit Titanbeschichtung. Bei Rohren mit einem Durchmesser von mehr als 500 mm ist es jedoch vorteilhafter, titanbeschichtete Rohre zu verwenden.
Monolithische Titanstrukturen, einschließlich Säulen für den Einsatz bei hohen K-Werten und hohen Temperaturen (unter 250 Grad), gewinnen in letzter Zeit besonderes Interesse. Erfahrungen wurden in der Herstellung von Titangeräten mit Wandstärken bis 25 mm gesammelt.
Die Verwendung von geschweißten Titanrohren ist ein wichtiger Faktor zur Reduzierung der Kosten für Wärmeaustauschgeräte. Nach Angaben der American Titanium Corporation, die geschweißte Titanrohre herstellt, ist der Preis für geschweißte Titanrohre 20 % günstiger als der für nahtlose Titanrohre.
Speziell für Wärmetauscher werden dünnwandige Titanrohre hergestellt. Für die Verlegung von Pipelines in Japan werden neben Rohren mit einem Durchmesser von 6 x 300 mm auch standardmäßige Sonderformstücke hergestellt: T-Rohre, 90- und 45-Hähne sowie Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern verschiedener Kaliber.
Dickwandigere Rohre werden in Wärmetauschern nur dann verwendet, wenn dies in kapitalistischen Ländern unbedingt erforderlich ist. Beispielsweise wird für einen Röhrenwärmetauscher mit einem Auslegungsdruck von 10 MPa im Rohrzwischenraum und einem Prüfdruck von etwa 14 MPa ein nahtloses Titanrohr mit einem Durchmesser von 19,05 mm und einer Wandstärke von 1,8 mm eingebaut.
Es ist ersichtlich, dass in entwickelten kapitalistischen Ländern wie den Vereinigten Staaten, Kanada, Japan und westeuropäischen Ländern die Anwendungsmerkmale von Titanblech der Güteklasse 5 in der chemischen Industrie wie folgt sind: weit verbreitete Gussteile mit Sonderform und Titanlegierung Ti ~0.2 mit besserer Korrosionsbeständigkeit %Pd; Tragen Sie Stahlgeräte auf, die mit Titan ausgekleidet oder mit dünnen Titanplatten beschichtet sind. die Anwendung von Plattenwärmetauschern umfassend fördern; Verwenden Sie dünnwandige Titanrohre in Röhrenwärmetauschern und dünne Titanplatten in Geräten und Komponenten.
