技術參數

钛的十大特性

一、钛的十大特性
◆ 密度小,比強度高：金屬钛的密度爲4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳，但比強度位于金屬之首。
◆ 耐腐蝕性能：钛是一種非常活潑的金屬，其平衡電位很低，在介質中的熱力學腐蝕傾向大。但實際上钛在許多介質中很穩定，如钛在氧化性、中性和弱還原性等介質中是耐腐蝕的。
◆ 耐熱性能好：新型钛合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。
◆ 耐低溫性能好：钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等爲代表的低溫钛合金,其強度随溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設備的理想材料。
◆ 抗阻尼性能強：金屬钛受到機械振動、電振動後，與鋼、銅金屬相比，其自身振動衰減時間最長。
◆ 無磁性、無毒：钛是無磁性金屬，在很大的磁場中也不會被磁化，無毒且與人體組織及血液有好的相溶性，所以被醫療界采用。
◆ 抗拉強度與其屈服強度接近：钛的這一性能說明了其屈強比（抗拉強度/屈服強度）高，表示了金屬钛材料在成形時塑性變形差。由于钛的屈服極限與彈性模量的比值大，使钛成型時的回彈能力大。
◆ 換熱性能好：金屬钛的導熱系數雖然比碳鋼和銅低，但由于钛優異的耐腐蝕性能，所以壁厚可以大大減薄，而且表面與蒸汽的換熱方式爲滴狀冷凝，減少了熱組，太表面不結垢也可減少熱阻，使钛的換熱性能顯著提高。　
◆ 彈性模量低：钛的彈性模量在常溫時爲106.4GMPa,爲鋼的57%。
◆ 吸氣性能：钛是一種化學性質非常活潑的金屬,在高溫下可與許多元素和化合物發生反應。钛吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發生反應。

二、钛的三大功能
功能材料是以物理性能爲主的工程材料，即在電、磁、聲、光、熱等方面具有的特殊性質，或在其作用下表現出特殊功能的材料。對钛和钛合金的研究已發現其有三種特殊功能有應用前途:
1.記憶功能：钛-鎳合金在一定環境溫度下具有單向、雙向和全方位的記憶效應，被公認是最佳記憶合金。在工程上做管接頭用于戰鬥機的油壓系統；石油聯合企業的輸油管路系統；直徑0.5mm絲做成的直徑500mm抛物網狀天線用于宇航飛行器上；在醫學工程上用于制作鼾症治療；制成螺釘用于骨折愈合等。上述應用均獲得了明顯效果。
2.超導功能：铌-钛合金在溫度低于臨界溫度時，呈現出零電阻的超導功能。
3.貯氫功能：钛-鐵合金具有吸氫的特性，把大量的氫安全的貯存起來，在一定的環境中又把氫釋放出來。這在氫氣分離、氫氣淨化、氫氣貯存及運輸、制造以氫爲能源的熱泵和蓄電池等方面應用很有前途。

生産設備執行标準
标準号	中文标題
GB150-1998	《鋼制壓力容器》
JB/T4745-2002	《钛制焊接容器》
JB/T4756-2004	《鎳及鎳合金制壓力容器》
GB150-1998	《鋼制壓力容器》規格：50-10000升　直徑：Φ500-Φ2600mm
GB151-1999	《管殼式換熱器》
JB/T4745-2002	《钛制焊接容器》
JB/T4756-2004	《鎳及鎳合金制壓力容器》

钛容器的應用特點
（1）钛在空氣和氧化性，中性水溶液介質中，其表面很易産生緻密的氧化钛鈍化膜，使钛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後化學穩定性提高的程度，鐵爲0.18，鎳爲0.37，钼爲0.49，鉻爲0.74，鋁爲0.82，而钛則爲2.44。钛在許多介質中具有比不鏽鋼、鋁等好得多的耐蝕性。（移動式容器還利用了钛比重輕、比強度高的特性）
（2）钛不存在像鐵素體鋼那樣的低溫脆性問題，钛可以用做溫度低至-269度的低溫容器,但由于奧氏體不鏽鋼,鋁,銅,等也可以用做低溫容器,且比钛便宜,因此钛實際上很少用于低溫固定式容器,在航空、航天中钛用做移動式低溫容器，重要是利用了钛的高比強度、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，一般不鏽鋼，鋁耐蝕性均不好，而钛具有獨特優異的耐蝕性，約有50%的钛容器用于抗含氯介質的腐蝕。
（4）由于钛的耐蝕性是由于表面氧化膜所緻，因此一般的工業純钛和钛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，尚未列入壓力加工钛材标準，也未列入本标準中作爲容器用钛。
（5）钛在一定條件下的發煙硝酸、幹氯氣、甲醇、三氯乙烯、液态四氧化二氮，熔融金屬鹽，四氯化碳等介質可能産生燃燒、爆炸或應力腐蝕，使钛容器産生惡性事故，钛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，钛會燃燒，因此钛容器不得在接觸空氣和氧的情況下接觸明火，以避免钛容器燃燒。
（7）钛材和钛容器一般不要求考核沖擊韌性。
（8）钛的用途主要有兩類。一爲航空中用于超音速飛機等。主要用其高的比強度。主要牌号爲Ti-6Al-4V ，另一爲用于民用工業，主要用其優異的耐蝕性，主要牌号爲工業純钛。我國90%以上的钛用于民用工業，民用工業用钛中約有3/4用于容器（包括換熱器）因此我國容器用钛在钛工業中占舉足輕重的位置。
容器用钛的确定
1 、容器用钛和鋼一樣，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。因而要求容器用钛有适當的強度、良好的塑性和焊接性能。容器的承載能力不僅與钛材強度有關，還與設計中根據材料強度所計算出來的構件尺寸有關，因而材料強度高低隻影響構件的尺寸大小。一般并不影響到材料是否能用。
2、钛比鋼的價格貴得多，也比鋁、銅等貴多，采用昂貴的钛制造容器在于钛有下述其他金屬不可替代的特征。
	（1）钛的比強度很高，宇航容器常利用此特性，但宇航容器不屬于本标準的範圍。地面固定式容器并不特别追求容器的重量輕。
	（2）钛有良好的低溫塑料及其韌性，宜用于低溫容器，但由于鋁、銅、奧氏體不鏽鋼等也均可用于低溫容器，因而實際上昂貴的钛很少用于低溫容器。
	（3）钛用于容器主要利用钛具有優于上述其他金屬的優異的耐腐蝕性
	（4）钛的熱導率約爲碳鋼的1/5，與奧氏體不鏽鋼接近，由于钛的強度較高，管殼式換熱器的換熱管的壁厚可較薄。
	（5）本标準中規定的容器用钛材料隻限于我國現行钛材國家标準中的牌号、狀态和能保證力學性能的尺寸範圍。
	如我國钛闆标準GB/T3621中保證力學性能的厚度僅爲10mm(TA2爲25mm),而在國外钛闆标準中與我國容器用钛牌号相當的钛牌号保證力學性能的厚度均較厚,美國爲25mm,日本爲15mm,德國爲35mm,俄羅斯爲150mm.實際上我國钛闆标準中可供應的钛闆厚度可達60mm.隻要供貨時能保證力學性能,在容器上也是可以應用的,力學性能的合格指标可以協商确定.如果所保證的強度比标準中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厚的钛闆以可按GB/T3621中厚度不超過10mm的钛闆保證力學性能.
	（6）我國钛材與國外相應牌号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.采用國外钛材代替國内相應牌号的钛材是允許的,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,當國外钛材與國内钛材的強度稍有差别時,其許用應力值也應作相應的調整.
	當由于特殊情況的需要,要采用本标準規定的容器用钛牌号和狀态以外的钛材及新研制的钛材制造容器時,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 化學成分符合相應钛材标準的要求; 2 室溫抗拉強度、規定殘餘伸長應力、伸長率的下線值均爲保證值; 3 一般要求室溫下變形钛材的伸長率不低于18%,隻有在确知钛材隻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钛材,此時伸長率也不應低于15%. 4 該钛材具有在該容器設計溫度下的抗拉強度和規定殘餘伸長應力的下線保證值數據.
	（７）本标準中所列變形钛的6個牌号在國内已有一定的應用基礎.
	1993年前,钛材标準中有的容器用钛隻有TA1、TA2、TA3三個牌号,基本上以TA2作爲基本牌号,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年以後才正式列入标準,但與TA0相當的美國牌号Gradel國内已有采用,TA9和TA10也早以Ti-0.2Pd和Ti-0.3Mo-0.8Ni的非正式牌号在容器中多有采用.鑄钛的兩個牌号自1986年即以列入國家标準,得到廣泛應用. 因此本标準所确定的容器用钛在钛材生産供應、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個牌号外,另外按GB/T14845-1993列出了闆式換熱器用钛闆TA1-A,具有良好的深沖性能
容器用钛的訂購技術要求
（1）容器用钛以現行钛材标準爲基礎,因而訂購首先應滿足钛材标準中的技術要求. 由于這些钛材标準并非壓力容器專用材料标準,而是通用材料标準,,因而僅有钛材标準中的技術要求尚不能滿足容器用钛的技術要求,必須提出補充技術要求.屬于容器用钛的共性補充技術要求由本标準中提出;屬于具體容器對所用钛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.容器用钛的訂購技術要求應爲這三部分的總和
（２）容器用變形钛均要求退火狀态供貨. 在現行钛材産品标準中,隻有管和換熱管标準中規定以退火狀态供貨，闆、棒、鍛件标準中的供貨狀态則由購方選擇，如購貨合同中未注明要求退火狀态供貨，則供方一般均爲熱作或冷作态供貨。棒材和鍛件标準中均規定：力學性能在經熱處理後的試樣坯上測試，即試樣的力學性能合格，并不說明所供钛材也是退火狀态，也不說明所供钛材已達到質保書中所列合格的力學性能。應要求所供钛材與力學性能試樣爲同樣的退火狀态，即試樣坯應當從退火狀态的钛材或其延伸部位截取。
（３）容器用钛應确保室溫抗拉強度σb和規定殘餘伸長應力σ.r02爲必保技術要求。在有的钛材标準中σ.r02未做明确要求，有的僅作爲附加要求，有的僅在需方要求時方予測試（僅爲提供實測數據，并未保證）這些均不能符合容器用钛的要求，訂購合同中應明确作爲必保要求。如钛材标準中未列出合格指标，可按本标準的表4-1至4-5中所列的合格指示，也可以協商另行确定合格指标，但此時最大許用拉伸應力值也需另行确定。
（４）在钛材産品标準中，隻有換熱管和鍛件标準中已将無損檢測列爲必保技術要求。用戶如無特殊要求，可按照其無損檢測的要求。钛闆标準中未提到無損檢測要求。CD1308—87中提出了要求钛闆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内筒； 4、用作薩那類壓力容器和換熱器的襯裏； 5、钛闆厚度大于20mm
（５）考慮到GB150對鋼闆确定是否無損檢測也主要是由鋼闆厚度來區分,闆材厚度厚了容易産生缺陷,厚闆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钛闆究竟用于何種應用條件,因此本标準隻規定厚度超過20mm的钛闆應進行超聲波檢測,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超聲波檢測方法标準隻适用于厚度超過13mm的工件,不适用于薄闆的探傷.蘭姆波超聲波探傷方法可以适用于0.5mm—13mm厚度的钛闆,但蘭姆波超聲波探傷方法尚未列爲正規标準,因而現在對于襯裏用薄钛闆也沒有合适的檢測方法. 不宜普遍規定進行檢測.一般用的钛管标準中未列無損檢測要求,本标準規定設計壓力超過10MPa時,應進行超聲波或渦流檢測.钛棒标準中僅将超聲波無損檢測作爲附加技術要求,本标準不作統一規定,,由設計根據具體情況确定.
（６）钛管和钛熱管标準中均規定了管的制造方法分爲軋(拔)、焊接及焊接－軋制三種，訂貨時應在合同中注明是哪一種，因爲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。前四種爲钛材的應用條件。隻有後一種屬于钛闆本身的參數。