Primena titanijumskih materijala u hemiji
U hemijskoj industriji nekih razvijenih kapitalističkih zemalja, pored upotrebe raznih vrsta industrijskog čistog titanijuma, široko se koristi i legura Ti~0.2%Pd (ispod 5%).
Neki ljudi smatraju da je primjena titanijumskog lima visoke čvrstoće otpornog na koroziju Grade 5 vrlo važna i obećavajuća u proizvodnji opreme pod pritiskom, brzih centrifuga i dijelova separatora. Mnogo se radi u ovoj oblasti.
Titanijumski lim stepena 5je metal vrlo otporan na koroziju. Termodinamički podaci titanijuma pokazuju da je titan termodinamički izuzetno nestabilan metal. Ako se titan može otopiti da bi se stvorio Ti2+, njegov standardni potencijal elektrode je vrlo negativan (-1.63V), a njegova površina je uvijek prekrivena pasivnim oksidnim filmom. Na ovaj način, stabilni potencijal titana je stabilno pristrasan na pozitivnu vrijednost, na primjer, stabilni potencijal titanijuma u morskoj vodi na 25 stepeni je oko +0.09V. U priručnicima i udžbenicima iz hemije mogu se dobiti standardni elektrodni potencijali koji odgovaraju nizu reakcija titanijumskih elektroda. Vrijedi naglasiti da se ti podaci zapravo ne mjere direktno, već se često mogu izračunati samo iz termodinamičkih podataka, a zbog različitih izvora podataka mogu se pojaviti različiti podaci za nekoliko različitih elektrodnih reakcija koje se mogu izraziti u isto vrijeme. Čudno.
Podaci o elektrodnom potencijalu elektrodne reakcije titana pokazuju da je njegova površina vrlo aktivna i obično je uvijek prekrivena oksidnim filmom koji se prirodno stvara u zraku. Stoga, odlična otpornost na koroziju titanijuma proizlazi iz činjenice da na površini titanijuma uvek postoji stabilan, visoko lepljiv i posebno zaštitni film oksida. U stvari, stabilnost ovog prirodnog oksidnog filma određuje otpornost titanijuma na koroziju. Otpornost na koroziju, uključujući titanijum i leguru titana titanijumske šipke, titanijumske žice, titanijumske ploče, itd. imaju jaku otpornost na koroziju, naravno, otpornost na koroziju različitih marki je različita, spomenuli smo u prethodnom sadržaju web stranice. Međutim, ja ću danas ne govorim mnogo. Teoretski gledano, odnos P/B zaštitnog oksidnog filma mora biti veći od 1. Ako je manji od 1, oksidni film ne može u potpunosti prekriti metalnu površinu, pa je nemoguće igrati zaštitnu ulogu. Ako je ovaj omjer prevelik, tlačni napon u oksidnom filmu će se odgovarajuće povećati, što će lako uzrokovati pucanje oksidnog filma i neće ga zaštititi. P/B odnos titanijuma je između 1 i 2,5 u zavisnosti od sastava i strukture oksidnog filma. Sa ove osnovne tačke analize, oksidni film titanijuma može imati bolje zaštitne performanse.
Kada je površina titana izložena atmosferi ili vodenom rastvoru, novi oksidni film će se automatski formirati odmah. Na primjer, debljina oksidnog filma u atmosferi na sobnoj temperaturi je 1,2 ~ 1,6 nm i vremenom će se zgusnuti. Nakon 70 dana, prirodno će se zgusnuti na 5nm. Nakon 545 dana, postepeno se povećavao na 8~9nm. Umjetno jačanje uvjeta oksidacije (kao što je zagrijavanje, korištenje oksidansa ili anodna oksidacija, itd.) može ubrzati rast površinskog oksidnog filma i dobiti deblji oksidni film, čime se poboljšava otpornost titanijuma na koroziju. Stoga će oksidni film formiran anodnom oksidacijom i termičkom oksidacijom značajno poboljšati otpornost titana na koroziju. Sada su naši kupci napravili mnogo sličnih proizvoda sa našom titanijumskom šipkom i titan žicom, što pokazuje da je to izvodljiv način.
Pošto je titanijum relativno skup metal, trebalo bi da se koristi kao materijal za oblaganje čelične opreme. Već ima iskustvo u proizvodnji opreme obložene titanijumom prečnika 3,6 metara i dužine od 20 metara. Zbog različitih vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja titanijuma i čelika, dužina jednog dijela tornja ne smije biti veća od 2 metra. Iz istog razloga, ova metoda se ne može koristiti tamo gdje se temperatura periodično mijenja. Zbog malog razmaka između čelične ljuske i titanijumske obloge opreme obložene titanijumom, ovakva oprema se ne bi trebala koristiti u okruženjima vakuuma i prijenosa topline.
Oprema za visok pritisak i visoke temperature može biti izrađena od čelika obloženog titanijumom debljine 2 mm.
Neke kompanije u Sjedinjenim Državama i Zapadnoj Njemačkoj koriste eksplozivno zavarivanje za proizvodnju čeličnih ploča od titanijuma i čeličnih cijevi obloženih titanijumom. Maksimalna veličina ove ploče obložene titanijumom je 2,5 metara, a čvrstoća na smicanje titanijumom presvučenog sloja je oko 250 MN/m2 (minimalna čvrstoća na smicanje je 140 MN/m2). Sloj je uglavnom izrađen od čistog titanijuma ili legure titan-paladija.
Dizajn i upotreba titanijumskih cevi su pokazali da je u uslovima niske temperature i malog prečnika cevi upotreba titanijumskih cevi ekonomičnija i pouzdanija od upotrebe cevi sa titanijumskim premazom. Međutim, za cijevi promjera većeg od 500 mm, korisnije je koristiti cijevi obložene titanijumom.
Titanijumske monolitne strukture, uključujući stubove za upotrebu na visokim K i visokim temperaturama (ispod 250 stepeni), u poslednje vreme dobijaju posebno interesovanje. Stečeno je iskustvo u proizvodnji opreme od titanijuma debljine zidova do 25 mm.
Upotreba zavarenih titanskih cijevi važan je faktor u smanjenju troškova opreme za izmjenu topline. Prema informacijama koje je objavila American Titanium Corporation, koja proizvodi zavarene titanijumske cijevi, cijena zavarenih titanijskih cijevi je 20% jeftinija od cijene bešavnih titanijskih cijevi.
Tankozidne titanijumske cijevi su posebno proizvedene za izmjenjivače topline. Za polaganje cjevovoda u Japanu, pored proizvodnje cijevi prečnika 6×300 mm, proizvodi i standardne armature specijalnog oblika: T cijevi, 90 i 45 slavine, te cijevi različitih prečnika različitih kalibara.
Cijevi sa debljim zidovima koriste se u izmjenjivačima topline samo kada je to apsolutno neophodno u kapitalističkim zemljama. Na primjer, za cijevni izmjenjivač topline s projektnim tlakom od 10 MPa u prostoru između cijevi i ispitnim tlakom od oko 14 MPa, ugrađena je bešavna titanijska cijev promjera 19,05 mm i debljine stijenke od 1,8 mm.
Može se vidjeti da su u razvijenim kapitalističkim zemljama kao što su Sjedinjene Američke Države, Kanada, Japan i zapadnoevropske zemlje, karakteristike primjene titanijumskog lima razreda 5 u hemijskoj industriji su sljedeće: široko korišteni odljevci specijalnog oblika i legura titana Ti ~0.2 sa boljom otpornošću na koroziju %Pd; primijeniti čeličnu opremu obloženu titanom ili obloženu tankim titanskim pločama; široko promoviraju primjenu pločastih izmjenjivača topline; koristite tankoslojne titanijumske cevi u cevnim izmenjivačima toplote i koristite tanke titanijumske ploče u opremi i komponentama.
