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全鈦制容器的結構要求

2021-01-15 09:06:02

       全鈦制容器

  全鈦制容器系指主要零部件,如殼體、封頭和接管等采用鈦制作,次要零部件可非鈦制作,例如,活套法蘭及其連接螺栓也可用碳鋼制成。

  全鈦制容器殼體最小厚度為2mm,主要考慮在制造時(shí)滿(mǎn)足焊接工藝對厚度的要求和保證幾何尺寸公差的要求,滿(mǎn)足制造、運輸和吊裝過(guò)程中所需的剛度要求,以及節省鈦材,降低成本。

  設計選用原則

  由于鈦材在溫度大于或等于200℃時(shí),機械強度顯著(zhù)下降,而且鈦的彈性模量又低,因此,全鈦結構在高溫、高壓或中壓和大型設備上應用是不適宜的。

  全鈦壓力容器的許用溫度不宜超過(guò)250℃,并認為壓力在0.5MPa,溫度在150℃以下的中小型容器選用全鈦制結構是比較經(jīng)濟的。從投資費用考慮計算厚度大于13mm時(shí),使用純鈦可能不經(jīng)濟。

  結構要求

  全鈦制容器雖然在結構設計上與不銹鋼有些相似,但由于鈦材本身的一些特殊性能,使之在設計和加工制造中又有其獨特性,因此在結構設計時(shí),須注意以下幾點(diǎn):

  1)在設計焊接結構時(shí),必須使焊接部位便于氫弧焊焊具的操作,并使所有處于高溫(400℃以上)的焊接接頭區域都能得到有效的保護。

  鈦在熔融狀態(tài)下,幾乎能和任何元素起化合作用,因此在焊接和熱加工過(guò)程中必須采取特殊的保護。為了達到有效的保護目的,零部件結構形狀要簡(jiǎn)單,殼體上的接管開(kāi)孔盡可能垂直于殼體的軸線(xiàn),以便保護夾具制作方便,保護效果更好。

  2)嚴格避免鋼、鈦互熔的焊接結構。由于鐵等其他金屬熔于鈦焊縫中會(huì )形成硬而脆的中間金屬化合物,極大地降低焊縫塑性,除爆炸焊接和釬焊外,鈦與鋼不能相焊。

  3)對接焊接接頭的鈍邊間隙要適當。全鈦制壓力容器的對接焊接接頭的鈍邊間隙要比鋼的要小,這是由于鈦的熔點(diǎn)高、導熱性差、熱容量小和電阻系數大以及焊接熔池金屬流動(dòng)性大的緣故。

  4)鈦制容器的設計應保證結構的連續性和焊接接頭的平滑過(guò)渡,盡量避免出現應力集中。

  5)鈦制零部件的彎曲和翻邊應采用較大(與鋼材相比)的彎曲半徑,脹管時(shí),應采用較小的脹管率。

  6)工業(yè)純鈦在某些介質(zhì)中易產(chǎn)生縫隙腐蝕,在設計、處理與這些介質(zhì)相接觸的容器時(shí),應盡量避免出現縫隙和滯流區,在縫隙處采用耐縫隙腐蝕的鈦合金(如鈦鈀合金)或涂層。

  7)在設計、處理與導電性腐蝕介質(zhì)相接觸的容器時(shí),如發(fā)現鈦與其他金屬接觸可導致產(chǎn)生電偶腐蝕,應在結構上采取措施(如采用第三種材料作為過(guò)渡層)或采用陽(yáng)極保護。

  8)在設計易產(chǎn)生腐蝕的設備時(shí),腐蝕介質(zhì)的流速應低于臨界流速,并盡量避免流速或流向的突然變化;或在易產(chǎn)生腐蝕和磨蝕的部位設置防護擋板。

 ?、佼斀橘|(zhì)有腐蝕或磨蝕性且ρv2>740kg/(m·s2)或者介質(zhì)無(wú)腐蝕或無(wú)磨蝕性,但ρv2>2355kg/(m·s2)(ρ為介質(zhì)密度,kg/m3,v為物料流的線(xiàn)速度,m/s)時(shí),物料進(jìn)口處應設置防沖板。

 ?、诋敻g介質(zhì)沿切向進(jìn)入設備,或進(jìn)口管正對器壁,且其間的距離小于2倍管外徑時(shí),應設置保護板。


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