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怎么區分鈦材?TA1和TA2有什么區別
怎么區分鈦材?TA1TA2有什么區別
(1)鈦在空氣和氧化性,中性水溶液介質中,其表面很易產生致密的氧化鈦鈍化膜,使鈦的電極電位顯著正移,大大提高了熱力學穩定性。以鈍性系數來表示金屬鈍化后化學穩定性提高的程度,鐵為0.18,鎳為0.37,鉬為0.49,鉻為0.74,鋁為0.82,而鈦則為2.44。鈦在許多介質中具有比不銹鋼、鋁等好得多的耐蝕性。(移動式容器還利用了鈦比重輕、比強度高的特性)
(2)鈦不存在像鐵素體鋼那樣的低溫脆性問題,鈦可以用做溫度低至-269度的低溫容器,但由于奧氏體不銹鋼,鋁,銅,等也可以用做低溫容器,且比鈦便宜,因此鈦實際上很少用于低溫固定式容器,在航空、航天中鈦用做移動式低溫容器,重要是利用了鈦的高比強度、重輕量的特點。
(3) 在海水、鹽水等含氯介質中,碳素鋼,低合金鋼,一般不銹鋼,鋁耐蝕性均不好,而鈦具有獨特優異的耐蝕性,約有50%的鈦容器用于抗含氯介質的腐蝕。
(4) 由于鈦的耐蝕性是由于表面氧化膜所致,因此一般的工業純鈦和鈦合金在高溫鹽酸等強還原性介質中不耐蝕。Ti-32Mo可耐鹽酸腐蝕,但其塑性和工藝性能差,尚未列入壓力加工鈦材標準,也未列入本標準中作為容器用鈦。
(5) 鈦在一定條件下的發煙硝酸、干氯氣、甲醇、三氯乙烯、液態四氧化二氮,熔融金屬鹽,四氯化碳等介質可能產生燃燒、爆炸或應力腐蝕,使鈦容器產生惡性事故,鈦容器對這些介質應回避或慎用。
(6) 在溫度超過500度的純氧或溫度超過1200度的空氣中,鈦會燃燒,因此鈦容器不得在接觸空氣和氧的情況下接觸明火,以避免鈦容器燃燒。
(7) 鈦材和鈦容器一般不要求考核沖擊韌性。
(8) 鈦的用途主要有兩類。一為航空中用于超音速飛機等。主要用其高的比強度。主要牌號為Ti-6Al-4V ,另一為用于民用工業,主要用其優異的耐蝕性,主要牌號為工業純鈦。我國90%以上的鈦用于民用工業,民用工業用鈦中約有3/4用于容器(包括換熱器)因此我國容器用鈦在鈦工業中占舉足輕重的位置。
容器用鈦的確定
1 、容器用鈦和鋼一樣,必須滿足容器制造和使用的基本要求,即制造中便于條形和焊接,使用時能安全承載。因而要求容器用鈦有適當的強度、良好的塑性和焊接性能。 容器的承載能力不僅與鈦材強度有關,還與設計中根據材料強度所計算出來的構件尺寸有關,因而材料強度高低只影響構件的尺寸大小。一般并不影響到材料是否能用。
2、鈦比鋼的價格貴得多,也比鋁、銅等貴多,采用昂貴的鈦制造容器在于鈦有下述其他金屬不可替代的特征。
(1)鈦的比強度很高,宇航容器常利用此特性,但宇航容器不屬于本標準的范圍。地面固定式容器并不特別追求容器的重量輕。
(2)鈦有良好的低溫塑料及其韌性,宜用于低溫容器,但由于鋁、銅、奧氏體不銹鋼等也均可用于低溫容器,因而實際上昂貴的鈦很少用于低溫容器。
(3)鈦用于容器主要利用鈦具有優于上述其他金屬的優異的耐腐蝕性
(4)鈦的熱導率約為碳鋼的1/5,與奧氏體不銹鋼接近,由于鈦的強度較高,管殼式換熱器的換熱管的壁厚可較薄。
(5)本標準中規定的容器用鈦材料只限于我國現行鈦材國家標準中的牌號、狀態和能保證力學性能的尺寸范圍。
如我國鈦板標準GB/T3621中保證力學性能的厚度僅為10mm(TA2為25mm),而在國外鈦板標準中與我國容器用鈦牌號相當的鈦牌號保證力學性能的厚度均較厚,美國為25mm,日本為15mm,德國為35mm,俄羅斯為150mm.實際上我國鈦板標準中可供應的鈦板厚度可達60mm.只要供貨時能保證力學性能,在容器上也是可以應用的,力學性能的合格指標可以協商確定.如果所保證的強度比標準中10mm以下厚度的強度保證值稍低,可以另行計算其許用應力值.據了解,我國寶雞有色金屬加工廠對不超過25mm厚的鈦板以可按GB/T3621中厚度不超過10mm的鈦板保證力學性能.
(6)我國鈦材與國外相應牌號在化學成分與力學性能方面并不完全相同,但有較好的對應關系.采用國外鈦材代替國內相應牌號的鈦材是允許的,也很方便.這時除應符合<<壓力容器安全技術監察規程>>中第22條的要求外,當國外鈦材與國內鈦材的強度稍有差別時,其許用應力值也應作相應的調整. 當由于特殊情況的需要,要采用本標準規定的容器用鈦牌號和狀態以外的鈦材及新研制的鈦材制造容器時,除應按<<壓力容器安全技術監察規程>>中第23條的規定外,還應至少同時符合下列條件:
1 化學成分符合相應鈦材標準的要求;
2 室溫抗拉強度、規定殘余伸長應力、伸長率的下線值均為保證值;
3 一般要求室溫下變形鈦材的伸長率不低于18%,只有在確知鈦材只用于不變形或變形量較小的容器構件,且經制造部門認可可以順利成形時才可應用伸長率較低的鈦材,此時伸長率也不應低于15%.
4 該鈦材具有在該容器設計溫度下的抗拉強度和規定殘余伸長應力的下線保證值數據.
(7)本標準中所列變形鈦的6個牌號在國內已有一定的應用基礎.
1993年前,鈦材標準中有的容器用鈦只有TA1、TA2、TA3三個牌號,基本上以TA2作為基本牌號,要求塑性和耐蝕性高些時采用TA1,不變行的構件可采用TA3.雖然TA0、TA9和TA10在1993年以后才正式列入標準,但與TA0相當的美國牌號Gradel國內已有采用,TA9和TA10也早以Ti-0.2Pd和Ti-0.3Mo-0.8Ni的非正式牌號在容器中多有采用.鑄鈦的兩個牌號自1986年即以列入國家標準,得到廣泛應用.
因此本標準所確定的容器用鈦在鈦材生產供應、容器制造和應用方面都已積累了較多的經驗,具備了較堅實的基礎.
(8)除GB/T3620中的6個牌號外,另外按GB/T14845-1993列出了板式換熱器用鈦板TA1-A,具有良好的深沖性能
容器用鈦的訂購技術要求
(1)容器用鈦以現行鈦材標準為基礎,因而訂購首先應滿足鈦材標準中的技術要求. 由于這些鈦材標準并非壓力容器專用材料標準,而是通用材料標準,,因而僅有鈦材標準中的技術要求尚不能滿足容器用鈦的技術要求,必須提出補充技術要求.屬于容器用鈦的共性補充技術要求由本標準中提出;屬于具體容器對所用鈦材的特殊補充技術要求則由容器設計圖樣和技術文件中提出.容器用鈦的訂購技術要求應為這三部分的總和
(2)容器用變形鈦均要求退火狀態供貨. 在現行鈦材產品標準中,只有管和換熱管標準中規定以退火狀態供貨,板、棒、鍛件標準中的供貨狀態則由購方選擇,如購貨合同中未注明要求退火狀態供貨,則供方一般均為熱作或冷作態供貨。 棒材和鍛件標準中均規定:力學性能在經熱處理后的試樣坯上測試,即試樣的力學性能合格,并不說明所供鈦材也是退火狀態,也不說明所供鈦材已達到質保書中所列合格的力學性能。應要求所供鈦材與力學性能試樣為同樣的退火狀態,即試樣坯應當從退火狀態的鈦材或其延伸部位截取。
(3)容器用鈦應確保室溫抗拉強度σb和規定殘余伸長應力σ.r02為必保技術要求。 在有的鈦材標準中σ.r02未做明確要求,有的僅作為附加要求,有的僅在需方要求時方予測試(僅為提供實測數據,并未保證)這些均不能符合容器用鈦的要求,訂購合同中應明確作為必保要求。如鈦材標準中未列出合格指標,可按本標準的表4-1至4-5中所列的合格指示,也可以協商另行確定合格指標,但此時最大許用拉伸應力值也需另行確定。
(4)在鈦材產品標準中,只有換熱管和鍛件標準中已將無損檢測列為必保技術要求。用戶如無特殊要求,可按照其無損檢測的要求。鈦板標準中未提到無損檢測要求。CD1308—87中提出了要求鈦板進行超聲檢測的五種情況。
1、設計溫度底于-60
2、設計壓力超過6
3、用做多層受壓設備的內筒;
4、用作薩那類壓力容器和換熱器的襯里;
5、鈦板厚度大于20mm
(5)考慮到GB150對鋼板確定是否無損檢測也主要是由鋼板厚度來區分,板材厚度厚了容易產生缺陷,厚板一般也主要用于承載較大的場合,有時訂貨時尚不能完全弄清每一張鈦板究竟用于何種應用條件,因此本標準只規定厚度超過20mm的鈦板應進行超聲波檢測,對于何種應用條件下應進行無損檢測不作統一規定,必要時可由設計圖樣和技術文件中補充提出. 另外,GB/T5193超聲波檢測方法標準只適用于厚度超過13mm的工件,不適用于薄板的探傷.蘭姆波超聲波探傷方法可以適用于0.5mm—13mm厚度的鈦板,但蘭姆波超聲波探傷方法尚未列為正規標準,因而現在對于襯里用薄鈦板也沒有合適的檢測方法. 不宜普遍規定進行檢測.一般用的鈦管標準中未列無損檢測要求,本標準規定設計壓力超過10MPa時,應進行超聲波或渦流檢測.鈦棒標準中僅將超聲波無損檢測作為附加技術要求,本標準不作統一規定,,由設計根據具體情況確定.
(6)鈦管和鈦熱管標準中均規定了管的制造方法分為軋(拔)、焊接及焊接-軋制三種,訂貨時應在合同中注明是哪一種,因為這些管子的檢驗技術要求不同,應用性能(如許用應力)也不同。 這五種情況。前四種為鈦材的應用條件。只有后一種屬于鈦板本身的參數。
參考資料:百度
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