Application des matériaux en titane en chimie
Dans l'industrie chimique de certains pays capitalistes développés, outre l'utilisation de diverses qualités de titane pur industriel, l'alliage Ti~0,2 %Pd (en dessous de 5 %) est également largement utilisé.
Certaines personnes pensent que l'application d'une feuille de titane de grade 5 à haute résistance et résistante à la corrosion est très importante et prometteuse dans la fabrication d'équipements sous pression, de centrifugeuses à grande vitesse et de pièces de séparateurs. De nombreux travaux sont en cours dans ce domaine.
Feuille de titane de grade 5est un métal très résistant à la corrosion. Les données thermodynamiques du titane montrent que le titane est un métal thermodynamiquement extrêmement instable. Si le titane peut être dissous pour générer Ti2+, son potentiel d'électrode standard est très négatif (-1,63 V) et sa surface est toujours recouverte d'un film d'oxyde passif. De cette manière, le potentiel stable du titane est polarisé de manière stable vers une valeur positive. Par exemple, le potentiel stable du titane dans l'eau de mer à 25 degrés est d'environ +0,09 V. Dans les manuels et manuels de chimie, des potentiels d'électrodes standard correspondant à une série de réactions d'électrodes de titane peuvent être obtenus. Il convient de souligner qu'en fait, ces données ne sont pas directement mesurées, mais ne peuvent souvent être calculées qu'à partir de données thermodynamiques et qu'en raison de différentes sources de données, des données différentes peuvent apparaître pour plusieurs réactions d'électrode différentes qui peuvent être exprimées en même temps. Étrange.
Les données de potentiel d'électrode de la réaction d'électrode du titane montrent que sa surface est très active et est généralement toujours recouverte d'un film d'oxyde généré naturellement dans l'air. L’excellente résistance à la corrosion du titane vient donc du fait qu’il existe toujours à la surface du titane un film d’oxyde stable, hautement adhésif et particulièrement protecteur. En fait, c’est la stabilité de ce film d’oxyde naturel qui détermine la résistance à la corrosion du titane. La résistance à la corrosion, y compris les tiges de titane et d'alliage de titane, les fils de titane, les plaques de titane, etc. ont une forte résistance à la corrosion, bien sûr, la résistance à la corrosion des différentes marques est différente, nous l'avons mentionné dans le contenu précédent du site Web. Je ne dis pas grand chose aujourd'hui. Théoriquement parlant, le rapport P/B d'un film d'oxyde protecteur doit être supérieur à 1. S'il est inférieur à 1, le film d'oxyde ne peut pas recouvrir complètement la surface métallique, il est donc impossible de jouer un rôle protecteur. Si ce rapport est trop grand, la contrainte de compression dans le film d'oxyde augmentera en conséquence, ce qui provoquera facilement la rupture du film d'oxyde et ne parviendra pas à le protéger. Le rapport P/B du titane est compris entre 1 et 2,5 selon la composition et la structure du film d'oxyde. À partir de ce point d’analyse fondamental, le film d’oxyde de titane peut avoir de meilleures performances de protection.
Lorsque la surface du titane est exposée à l’atmosphère ou à une solution aqueuse, un nouveau film d’oxyde se forme automatiquement immédiatement. Par exemple, l’épaisseur du film d’oxyde dans l’atmosphère à température ambiante est de 1,2 à 1,6 nm et s’épaissira avec le temps. Après 70 jours, il s'épaissira naturellement jusqu'à 5 nm. Après 545 jours, elle a progressivement augmenté jusqu'à 8 ~ 9 nm. Le renforcement artificiel des conditions d'oxydation (telles que le chauffage, l'utilisation d'oxydants ou l'oxydation anodique, etc.) peut accélérer la croissance du film d'oxyde de surface et obtenir un film d'oxyde plus épais, améliorant ainsi la résistance à la corrosion du titane. Par conséquent, le film d'oxyde formé par oxydation anodique et oxydation thermique améliorera considérablement la résistance à la corrosion du titane. Aujourd'hui, nos clients ont fabriqué de nombreux produits similaires avec notre tige de titane et notre fil de titane, ce qui montre que c'est une solution réalisable.
Le titane étant un métal relativement coûteux, il devrait être utilisé comme matériau de revêtement pour les équipements en acier. Elle possède déjà de l'expérience dans la fabrication d'équipements revêtus de titane d'un diamètre de 3,6 mètres et d'une longueur de 20 mètres. En raison des valeurs différentes du coefficient de dilatation thermique du titane et de l'acier, la longueur d'une seule section de tour ne doit pas dépasser 2 mètres. Pour la même raison, cette méthode ne peut pas être utilisée lorsque la température change périodiquement. En raison du petit espace entre la coque en acier et le revêtement en titane des équipements revêtus de titane, ces équipements ne doivent pas être utilisés dans des environnements de vide et de transfert de chaleur.
Les équipements haute pression et haute température peuvent être fabriqués en acier recouvert de titane de 2 mm.
Certaines entreprises aux États-Unis et en Allemagne de l’Ouest utilisent le soudage par explosion pour produire des plaques d’acier au titane et des tuyaux en acier revêtus de titane. La taille maximale de cette plaque revêtue de titane est de 2,5 mètres et la résistance au cisaillement de la couche revêtue de titane est d'environ 250 MN/m2 (la résistance minimale au cisaillement est de 140 MN/m2). La couche est principalement constituée de titane pur ou d’alliage titane-palladium.
La conception et l'utilisation de tuyaux en titane ont montré que dans des conditions de basse température et de petit diamètre de tuyau, l'utilisation de tuyaux en titane est plus économique et fiable que l'utilisation de tuyaux avec revêtement en titane. Cependant, pour les tuyaux d'un diamètre supérieur à 500 mm, il est plus avantageux d'utiliser des tuyaux revêtus de titane.
Les structures monolithiques en titane, y compris les colonnes destinées à être utilisées à un K élevé et à des températures élevées (inférieures à 250 degrés), suscitent récemment un intérêt particulier. L'expérience a été acquise dans la fabrication d'équipements en titane avec des épaisseurs de paroi allant jusqu'à 25 mm.
L'utilisation de tubes en titane soudés est un facteur important dans la réduction du coût des équipements d'échange thermique. Selon les informations publiées par American Titanium Corporation, qui produit des tubes en titane soudés, le prix des tubes en titane soudés est 20 % moins cher que celui des tubes en titane sans soudure.
Les tubes en titane à paroi mince sont spécialement produits pour les échangeurs de chaleur. Afin de poser des pipelines au Japon, en plus de produire des tuyaux de diamètre 6×300 mm, elle produit également des raccords standards de formes spéciales : tuyaux en T, robinets 90 et 45 et tuyaux de différents diamètres et calibres différents.
Dans les pays capitalistes, les tubes à parois plus épaisses ne sont utilisés dans les échangeurs de chaleur qu'en cas d'absolue nécessité. Par exemple, pour un échangeur de chaleur tubulaire avec une pression de conception de 10 MPa dans l'espace inter-tubes et une pression d'essai d'environ 14 MPa, un tube en titane sans soudure d'un diamètre de 19,05 mm et d'une épaisseur de paroi de 1,8 mm est installé.
On peut constater que dans les pays capitalistes développés tels que les États-Unis, le Canada, le Japon et les pays d'Europe occidentale, les caractéristiques d'application de la feuille de titane de catégorie 5 dans l'industrie chimique sont les suivantes : pièces moulées de forme spéciale largement utilisées et alliage de titane Ti. ~0.2 avec une meilleure résistance à la corrosion %Pd ; appliquer des équipements en acier doublés de titane ou recouverts de fines plaques de titane ; promouvoir largement l'application des échangeurs de chaleur à plaques ; utilisez des tubes en titane à paroi mince dans les échangeurs de chaleur à tubes et utilisez de fines plaques de titane dans les équipements et les composants.
