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鈦在壓力容器、罐和箱等鈦設備的設計要點

發布日期:2018-09-28 作者: 點擊:

鈦設備

鈦在壓力容器、罐和箱等鈦設備的設計要點

隨著鈦在壓力容器、罐和箱等方麵應用的增加,在考慮材料技術特性及經濟效益的基礎上,選材有三種基本方法:全鈦結構、襯套或襯裏用鈦及采用鈦複合材料(板)。

選用何種材料取決於設計要求、設備的使用狀態、所需的材料厚度和相應的加工製造方法以及費用。概括地說,關於壓力容器製造,隨著操作條件的變化、壓力、溫度等參數的增加而依次采用全鈦、襯套和複合材料結構。爆炸複合板比全鈦結構便宜,這一點增加了設計者和製造者對複合板的興趣。鈦板的成本幾乎是與其厚度成正比,也就是正比於材料的使用數量。但是爆炸複合板的成本與爆炸連接技術有關,而與鈦板厚度關係不大。將鈦貼麵厚度為2mm的爆炸複合板和全鈦板在每平方米價格上作一比較就可以發現,當厚度為20mm時兩者價格是一樣的。因此,當厚度小於20mm時,全鈦板較便宜。當然,還必須考慮到其他幾個因素。複合板的所有焊合及內部附件的連接處具有更大的複雜性,因此,實際上的虧盈平衡點對於簡單容器來說,厚度要超過20mm,而對複雜容器則更厚才合算。但是超過一定厚度後,由於鈦的活性大,使焊接存在著困難,而厚鋼板的焊接問題早已解決。

近些年來,襯裏容器的設計與製造已有了很大的發展。由於發展初期,鈦的成本較高,以碳鋼容器內隻能襯以盡可能薄的鈦。這樣,內襯的鈦可以抗介質腐蝕,而鋼的外殼承受需要的壓力。這種薄襯裏結構已經被證明,在工作溫度稍高於室溫及不涉及真空的較低壓力下使用是令人滿意的。

對於壓力高達200*105pa和溫度高達200℃的大直徑反應容器,薄層技術就不適用了,而要選取其他的結構。

一種常被人們選擇的方法是,襯裏容器用鈦作為內容器,其材料厚度為5mm,以使它能支撐自重,並能在兩側完全焊接以確保具有較高的焊接完整性。這一容器經過充分試驗和檢查後,以兩半形式製作碳鋼或低合金鋼外殼,並按鈦容器的外徑加工鋼殼內表麵,以獲得配合界麵。這兩半鋼殼裝配到鈦容器上,然後沿鋼容器的縱縫進行焊接,再焊上容器的端麵,最後合成的是一個在鋼外殼裏有一個預應力鈦殼的容器,其操作壓力和溫度分別可為30*155pa和180℃。

在苛刻條件下使用的容器可用鈦複合板製造,這種材料是用爆炸連接技術生產 的,金屬之間的剪切強度為200~275MPa。鈦複合板的對接焊是撕去複合板背後複合層,進行正常的鈦鋼焊接,然後用鈦板搭接。但是在搭接之前必須把搭板在複合板上搞平。顯然不能把鈦疊在鋼板上焊接,因為這兩種材料是不相容的。但是可以把鈦焊到銀上,因為銀和鈦及鐵都是相容的。

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