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。
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：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：適用于食品加工中的反應釜等設備。
4. 其他行業：在橡膠、農藥、染料、合成化工、航空、冶金、電子等行業也有應用，如氯堿工業的金屬陽極電解槽、離子膜電解槽等，純堿工業的平板換熱器、傘板換熱器等，農藥生產的六六六合成液冷卻器、氯化斧內冷卻蛇管等。

三、制造要點

1. 選材：在氧化性介質中，應選用工業純鈦。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；鈦容器常根據強度與可焊性的要求選擇TA2或TA3鈦材。在非氧化介質（中性或還原性介質）中，則宜選用耐蝕鈦合金。例如，在易發生縫隙腐蝕的條件（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（強還原性介質）中，則需選用Ti-5Ta型合金；而在高濃度的硫酸介質中，則宜選用Ti-32Mo合金。
2. 加工：鈦材在剪切過程中易產生塑性變形，溫度過高時容易與空氣中的氧、氮等反應，產生加工硬化，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，是影響焊接質量的極為重要的因素。
2. 無損檢測：根據相關標準對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，降至規定試驗壓力，對連接部位進行檢查。
4. 熱氣循環試驗：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生的影響進行檢驗，因此需要進行熱氣循環試驗，進一步驗證容器制作的質量。