鈦材壓力容器的特點、應用場景、制造及檢驗要點是什么

鈦材壓力容器在多個工業(yè)領域中具有廣泛應用，其特點、應用場景、制造及檢驗要點如下：

一、特點

1. 材料特性：鈦具有低密度、重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿等特點。鈦離子不易流失，具有非磁性，適用于制藥及食品行業(yè)。
2. 適用溫度范圍：鈦材壓力容器設計溫度一般不高于315℃，鈦—鋼復合板設計溫度不高于350℃。純鈦適宜工作溫度低于250℃，鈦襯里低于200℃。在氧化氣氛中，全工業(yè)純鈦設備使用溫度可高一些，但不宜超過450℃。
3. 安全注意事項：鈦在某些條件下會發(fā)生氫脆、縫隙腐蝕、應力腐蝕、自燃爆炸等安全問題。例如，鈦不能用于高濃度（>98%）硝酸或高游離二氧化氮（>6%）的發(fā)煙硝酸，不能用于水含量為0.1%~0.3%的干氯氣，在液氧中有沖擊、摩擦敏感性，鈦表面受鐵污染會促進氫擴散，加速吸氫造成氫脆危險。

二、應用場景

1. 石油化工：用于塔器、反應釜、攪拌器、過濾器、各種形式的換熱器（固定管板式、U型管式、盤管、板式、螺旋板式等）、泵和閥等設備。
2. 制藥行業(yè)：利用鈦的非磁性和耐腐蝕性，用于制藥反應釜等設備。
3. 食品行業(yè)：適用于食品加工中的反應釜等設備。
4. 其他行業(yè)：在橡膠、農(nóng)藥、染料、合成化工、航空、冶金、電子等行業(yè)也有應用，如氯堿工業(yè)的金屬陽極電解槽、離子膜電解槽等，純堿工業(yè)的平板換熱器、傘板換熱器等，農(nóng)藥生產(chǎn)的六六六合成液冷卻器、氯化斧內(nèi)冷卻蛇管等。

三、制造要點

1. 選材：在氧化性介質(zhì)中，應選用工業(yè)純鈦。對板式換熱器，應選用強度較低但冷成形性*好的TA1鈦板材；對管式熱交換器，管材應用強度、塑性、可焊性居中的TA2鈦材，而管板則用強度較高的TA3鈦材；鈦容器常根據(jù)強度與可焊性的要求選擇TA2或TA3鈦材。在非氧化介質(zhì)（中性或還原性介質(zhì)）中，則宜選用耐蝕鈦合金。例如，在易發(fā)生縫隙腐蝕的條件（高溫、高濃度氯化物）下，部件*好選用TA9（Ti-0.2Pd）合金或TA10（Ti-0.3MO-0.8Ni）合金；在高溫高濃度的硝酸介質(zhì)（強還原性介質(zhì)）中，則需選用Ti-5Ta型合金；而在高濃度的硫酸介質(zhì)中，則宜選用Ti-32Mo合金。
2. 加工：鈦材在剪切過程中易產(chǎn)生塑性變形，溫度過高時容易與空氣中的氧、氮等反應，產(chǎn)生加工硬化，降低防腐蝕性能，因此常選用水下切割的方法。鋼板卷制過程中，由于鈦-鋼復合板界面存有一定的應力，疊加卷制產(chǎn)生的剪切應力，將面臨巨大的剝離風險，因此*采用特殊的卷制方法，如使用合適的預彎模版進行板端預彎，卷板一次壓下量不宜過大，盡可能減少筒體找圓次數(shù)等。鈦封頭應盡量采用熱成形，因為鈦的屈強比較大，屈服極限與彈性模量的比值也較大，在封頭成形時，內(nèi)部存在較大應力。
3. 焊接：
   • 焊接接頭的坡口面*采用機械方法施工。
   • 焊接材料*進行除氫和嚴格的清潔處理。
   • 承擔焊接接頭組對的操作人員，*戴清潔的手套，不得觸摸坡口及其兩側附近區(qū)域，嚴禁用鐵器敲打鈦板表面及坡口。
   • 焊接用氬氣和氦氣的純度不低于99.99%，露點應不高于零下50℃。
   • 鈦材焊接前，應對坡口及兩側25mm范圍內(nèi)進行嚴格的機械清理和脫脂處理。
   • 應采取有效措施避免在焊接時造成鋼與鈦互溶。
   • 在焊接過程中，每焊完一道，都*進行焊層表面顏色檢查，焊縫及熱影響區(qū)的表面顏色呈銀白色或金黃色。對表面顏色不合格的，應全部除去，然后重焊。

四、檢驗要點

1. 目測檢查：焊接完畢首先進行目測檢查，焊縫顏色以銀色和金黃色為合格，藍色及灰白色*返修。因為在焊接過程中，隨著溫度的升高鈦吸收氫、氧、氮的能力逐步提高，大約250℃開始吸收氫，400℃開始吸收氧（輕微氧化為金黃色，中度氧化為金紫色，深度氧化為深藍色），600℃開始吸收氮（灰白色），這些氣體被吸收后將直接引起焊接接頭脆化，是影響焊接質(zhì)量的極為重要的因素。
2. 無損檢測：根據(jù)相關標準對A、B類接頭進行100%RT檢測，II級合格；C、D類焊接接頭進行PT檢測，I級合格。
3. 壓力試驗：試驗時壓力緩慢上升至試驗壓力保壓30min后，降至規(guī)定試驗壓力，對連接部位進行檢查。
4. 熱氣循環(huán)試驗：通常的壓力試驗不能對設計溫度下鈦層和鈦焊縫受拉伸熱應力產(chǎn)生的影響進行檢驗，因此需要進行熱氣循環(huán)試驗，進一步驗證容器制作的質(zhì)量。