Toepassing van titaniummaterialen in de chemie

In de chemische industrie van sommige ontwikkelde kapitalistische landen wordt, naast het gebruik van verschillende soorten industrieel puur titanium, ook de legering Ti~0.2%Pd (minder dan 5%) veel gebruikt.

Sommige mensen denken dat de toepassing van corrosiebestendige titaniumplaten van hoge sterkte, klasse 5, erg belangrijk en veelbelovend is bij de vervaardiging van drukapparatuur, hogesnelheidscentrifuges en separatoronderdelen. Er wordt op dit gebied veel gewerkt.

Titaniumplaat van klasse 5is een zeer corrosiebestendig metaal. De thermodynamische gegevens van titanium laten zien dat titanium een ​​thermodynamisch extreem onstabiel metaal is. Als titanium kan worden opgelost om Ti2+ te genereren, is de standaard elektrodepotentiaal zeer negatief (-1.63V) en is het oppervlak altijd bedekt met een passieve oxidefilm. Op deze manier wordt het stabiele potentieel van titanium stabiel naar een positieve waarde gebracht. Het stabiele potentieel van titanium in zeewater bij 25 graden is bijvoorbeeld ongeveer +0.09V. In scheikundehandleidingen en leerboeken kunnen standaardelektrodepotentialen worden verkregen die overeenkomen met een reeks titaniumelektrodereacties. Het is de moeite waard erop te wijzen dat deze gegevens in feite niet rechtstreeks worden gemeten, maar vaak alleen kunnen worden berekend op basis van thermodynamische gegevens, en als gevolg van verschillende gegevensbronnen kunnen verschillende gegevens verschijnen voor verschillende elektrodereacties die tegelijkertijd kunnen worden uitgedrukt. Vreemd.

Uit de elektrodepotentiaalgegevens van de elektrodereactie van titanium blijkt dat het oppervlak zeer actief is en meestal altijd bedekt is met een oxidefilm die van nature in de lucht ontstaat. Daarom komt de uitstekende corrosieweerstand van titanium voort uit het feit dat er altijd een stabiele, sterk hechtende en bijzonder beschermende oxidefilm op het oppervlak van titanium zit. In feite is het de stabiliteit van deze natuurlijke oxidefilm die de corrosieweerstand van titanium bepaalt. Corrosiebestendigheid, inclusief titanium en titaniumlegeringen, titaniumstaven, titaniumdraden, titaniumplaten, enz. hebben een sterke corrosieweerstand, natuurlijk is de corrosieweerstand van verschillende merken anders, we vermeldden in de vorige inhoud van de website. Ik heb echter gewonnen' Ik zeg niet veel vandaag. Theoretisch gezien moet de P/B-verhouding van een beschermende oxidefilm groter zijn dan 1. Als deze kleiner is dan 1, kan de oxidefilm het metaaloppervlak niet volledig bedekken, dus is het onmogelijk om een ​​beschermende rol te spelen. Als deze verhouding te groot is, zal de drukspanning in de oxidefilm dienovereenkomstig toenemen, wat gemakkelijk het scheuren van de oxidefilm zal veroorzaken en deze niet zal beschermen. De P/B-verhouding van titanium ligt tussen 1 en 2,5, afhankelijk van de samenstelling en structuur van de oxidefilm. Vanuit dit fundamentele analysepunt kan de oxidefilm van titanium betere beschermingsprestaties hebben.

Wanneer het oppervlak van titanium wordt blootgesteld aan de atmosfeer of een waterige oplossing, wordt er automatisch onmiddellijk een nieuwe oxidefilm gevormd. De dikte van de oxidefilm in de atmosfeer bij kamertemperatuur is bijvoorbeeld 1,2 ~ 1,6 nm, en deze zal met de tijd dikker worden. Na 70 dagen zal het op natuurlijke wijze dikker worden tot 5 nm. Na 545 dagen nam het geleidelijk toe tot 8~9nm. Het kunstmatig versterken van de oxidatieomstandigheden (zoals verwarming, het gebruik van oxidatiemiddelen of anodische oxidatie, enz.) kan de groei van de oxidefilm aan het oppervlak versnellen en een dikkere oxidefilm verkrijgen, waardoor de corrosieweerstand van titanium wordt verbeterd. Daarom zal de oxidefilm gevormd door anodische oxidatie en thermische oxidatie de corrosieweerstand van titanium aanzienlijk verbeteren. Nu hebben onze klanten veel vergelijkbare producten gemaakt met onze titaniumstaaf en titaniumdraad, wat aantoont dat dit een haalbare manier is.

Omdat titanium een ​​relatief duur metaal is, moet het worden gebruikt als bekledingsmateriaal voor stalen apparatuur. Het heeft al ervaring met de productie van met titanium beklede apparatuur met een diameter van 3,6 meter en een lengte van 20 meter. Vanwege de verschillende waarden van de thermische uitzettingscoëfficiënt van titanium en staal mag de lengte van een enkel torendeel niet groter zijn dan 2 meter. Om dezelfde reden kan deze methode niet worden gebruikt als de temperatuur periodiek verandert. Vanwege de kleine opening tussen de stalen schaal en de titaniumvoering van met titanium beklede apparatuur, mag dergelijke apparatuur niet worden gebruikt in vacuüm- en warmteoverdrachtsomgevingen.

Apparatuur voor hoge druk en hoge temperaturen kan worden gemaakt van staal bekleed met 2 mm titanium.

Sommige bedrijven in de Verenigde Staten en West-Duitsland gebruiken explosief lassen om titaniumstalen platen en met titanium beklede stalen buizen te produceren. De maximale afmeting van deze met titanium gecoate plaat is 2,5 meter en de schuifsterkte van de met titanium gecoate laag bedraagt ​​ongeveer 250 MN/m2 (de minimale schuifsterkte is 140 MN/m2). De laag is meestal gemaakt van puur titanium of een titanium-palladiumlegering.

Het ontwerp en het gebruik van titaniumbuizen hebben aangetoond dat het gebruik van titaniumbuizen onder omstandigheden van lage temperaturen en kleine buisdiameters economischer en betrouwbaarder is dan het gebruik van buizen met titaniumcoatings. Voor buizen met een diameter groter dan 500 mm is het echter voordeliger om titanium gecoate buizen te gebruiken.

Monolithische titaniumstructuren, inclusief kolommen voor gebruik bij hoge K en hoge temperaturen (onder 250 graden), krijgen de laatste tijd bijzondere belangstelling. Er is ervaring opgedaan met de vervaardiging van titaniumapparatuur met wanddiktes tot 25 mm.

Het gebruik van gelaste titaniumbuizen is een belangrijke factor bij het verlagen van de kosten van warmtewisselingsapparatuur. Volgens informatie vrijgegeven door American Titanium Corporation, die gelaste titaniumbuizen produceert, is de prijs van gelaste titaniumbuizen 20% goedkoper dan die van naadloze titaniumbuizen.

Dunwandige titaniumbuizen worden speciaal geproduceerd voor warmtewisselaars. Om pijpleidingen in Japan aan te leggen, produceert het bedrijf niet alleen pijpen met een diameter van 6 x 300 mm, maar ook standaard hulpstukken met speciale vormen: T-stukken, 90 en 45 kranen en pijpen met verschillende diameters van verschillende kalibers.

Dikkerwandige buizen worden alleen in warmtewisselaars gebruikt als dit in kapitalistische landen absoluut noodzakelijk is. Voor een buisvormige warmtewisselaar met een ontwerpdruk van 10 MPa in de ruimte tussen de buizen en een testdruk van ongeveer 14 MPa wordt bijvoorbeeld een naadloze titaniumbuis met een diameter van 19,05 mm en een wanddikte van 1,8 mm geïnstalleerd.

Het is duidelijk dat in ontwikkelde kapitalistische landen zoals de Verenigde Staten, Canada, Japan en West-Europese landen de toepassingskenmerken van klasse 5 titaniumplaten in de chemische industrie als volgt zijn: veelgebruikte speciaal gevormde gietstukken en titaniumlegering Ti ~0.2 met betere corrosieweerstand %Pd; stalen apparatuur aanbrengen bekleed met titanium of bekleed met dunne titaniumplaten; de toepassing van platenwarmtewisselaars op grote schaal promoten; gebruik dunwandige titaniumbuizen in buizenwarmtewisselaars en gebruik dunne titaniumplaten in apparatuur en componenten.