Die Anwendung von Titanlegierungen in der Ventilindustrie

Titanlegierungen haben viele Vorteile wie geringe Dichte, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohe Temperatur- und Niedertemperaturbeständigkeit und können in vielen Bereichen wie Erdöl, chemischer Industrie, Meeresumwelt, Biomedizin, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Schiffen eingesetzt werden . Eine gegossene Titanlegierung wird durch Gießen einer Titanlegierung in die gewünschte Form erhalten, wobei die ZTC4-Legierung (Ti-6Al-4V) die am weitesten verbreitete ist und eine stabile Prozessleistung, gute Festigkeit und Bruchzähigkeit (unter 350 °C) aufweist.

Als Hauptsteuerungskomponente verschiedener spezieller Umgebungen und spezieller Transportsysteme für flüssige Medien sind Ventile zu einem wichtigen Bestandteil vieler Geräte in der Produktion geworden, und man kann sagen, dass keine Branche ohne Ventile auskommen kann. Aufgrund unterschiedlicher Umgebungs-, Temperatur- und Medienanforderungen in verschiedenen Bereichen ist die Auswahl des Ventilmaterials besonders wichtig und wird weithin geschätzt. Ventile auf Basis von Titanlegierungen und gegossenen Titanlegierungen haben aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Hoch- und Tieftemperaturleistung und hohen Festigkeit große Aussichten auf dem Gebiet der Ventile.

Anwendungen

- Marine
Die Arbeitsumgebung des Meerwasser-Pipelinesystems ist extrem rau und die Leistung von Schiffsventilen wirkt sich direkt auf die Sicherheit und Gesamtleistung des Pipelinesystems aus. Bereits in den 1960er Jahren begann Russland mit der Erforschung von Titanlegierungen für Schiffe und entwickelte sie anschließend für den Einsatz auf See. β Titanlegierungen werden häufig in Rohrleitungssystemen militärischer Schiffe verwendet, darunter Absperrventile, Rückschlagventile und Kugelhähne in einer Vielzahl von Typen und eine große Anzahl von Anwendungen; Gleichzeitig wurden Titanventile auch in zivilen Schiffsrohrleitungssystemen eingesetzt. Im Vergleich zu den zuvor verwendeten Kupferlegierungen, Stahl usw. haben nachfolgende Entwässerungstests auch gezeigt, dass die Verwendung von Titangusslegierungen in vielen Aspekten wie struktureller Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und die Lebensdauer erheblich verlängert wurde von den ursprünglichen 2-5 Jahren auf mehr als das Doppelte, was bei allen große Aufmerksamkeit erregt hat. Die drei exzentrischen Absperrklappen, die vom China Shipbuilding 725 Research Institute in Luoyang, China, für ein bestimmtes Schiffsmodell geliefert wurden, stellen eine Änderung des bisherigen Materialauswahl- und Designschemas dar, bei dem Ti80 und andere Materialien als Hauptkörper verwendet werden, wodurch die Lebensdauer verlängert wird das Ventil auf über 25 Jahre zu verlängern, die Zuverlässigkeit und Praktikabilität von Ventilproduktanwendungen zu verbessern und die technische Lücke in China zu schließen.

- Luft- und Raumfahrt
Auch im Luft- und Raumfahrtbereich bewähren sich Guss-Titanlegierungen aufgrund ihrer hervorragenden Hitzebeständigkeit und Festigkeit. In den 1960er Jahren probierte American Airlines erstmals Titangussteile aus. Nach einer Forschungsphase werden Gussteile aus Titanlegierungen seit 1972 offiziell in Flugzeugen eingesetzt (Boeing 757, 767 und 777 usw.). Es wurden nicht nur zahlreiche Gussteile aus Titanlegierungen mit statischer Struktur verwendet, sondern sie wurden auch an kritischen Stellen eingesetzt, beispielsweise zur Ventilsteuerung in kritischen Rohrleitungssystemen. Zu den häufig verwendeten Ventilen gehören Sicherheitsventile, Rückschlagventile usw., die die Kosten für die Flugzeugherstellung gesenkt und die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöht haben. Dies liegt unterdessen an der relativ geringen Dichte und dem relativ geringen Gewicht von Titanlegierungen im Vergleich zu anderen Legierungen, die nur etwa 60 % ausmachen Da es sich um Stahl mit derselben Festigkeit handelt, kann seine weit verbreitete Anwendung dazu beitragen, dass sich Flugzeuge stetig in Richtung hoher Festigkeit und Leichtbau bewegen. Derzeit werden Luft- und Raumfahrtventile hauptsächlich in vielen Steuerungssystemen wie Pneumatik, Hydraulik, Kraftstoff und Schmierung eingesetzt und eignen sich besser für Umgebungen mit Korrosionsbeständigkeit und hohen Umgebungstemperaturen. Sie sind eine der entscheidenden Komponenten von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, Motoren und anderen Abteilungen. Herkömmliche Ventile erfordern häufig einen schrittweisen Austausch und können den Bedarf möglicherweise nicht einmal decken. Gleichzeitig nehmen Titanventile aufgrund ihrer überlegenen Leistung mit der rasanten Expansion des Marktes für Luft- und Raumfahrtventile einen immer größeren Anteil ein.

- Chemieindustrie
Chemische Ventile werden im Allgemeinen in rauen Umgebungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck, Korrosionsbeständigkeit und großen Druckunterschieden eingesetzt. Daher ist die Auswahl geeigneter Materialien für die Anwendung in der Ventilchemieindustrie von entscheidender Bedeutung. In der Anfangsphase werden hauptsächlich Kohlenstoffstahl, Edelstahl und andere Materialien ausgewählt, und nach dem Gebrauch kann es zu Korrosion kommen, die einen Austausch und eine Wartung erfordert. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie zum Gießen von Titanlegierungen und der allmählichen Entdeckung ihrer überlegenen Leistung sind auch Titanventile in den Augen der Menschen aufgetaucht. Am Beispiel der Produktionsanlage für gereinigte Terephthalsäure (PTA) in der Chemiefaserindustrie besteht das Arbeitsmedium hauptsächlich aus Essigsäure und Bromwasserstoffsäure, die eine starke Korrosivität aufweisen. Fast 8000 Ventile, darunter Durchgangsventile und Kugelhähne, müssen eingesetzt werden, in unterschiedlichen Typen und in großer Anzahl. Daher sind Titanventile eine gute Wahl, da sie die Zuverlässigkeit und Anwendungssicherheit erhöhen. Aufgrund der Korrosivität von Harnstoff können die Ventile am Auslass und Einlass des Harnstoffsyntheseturms im Allgemeinen eine Lebensdauer von 1 Jahr erreichen und haben bereits die Nutzungsanforderungen erfüllt. Unternehmen wie Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant und Henan Lingbao Fertilizer Plant haben mehrere Versuche unternommen und sich schließlich für Titanventil-Hochdruck-Rückschlagventile H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 und Isolierung entschieden Absperrventile BJ45WA-25R-100, 125 usw. für den Import von Harnstoffsynthesetürmen mit einer Lebensdauer von mehr als 2 Jahren, guter Korrosionsbeständigkeit [9] und einer Reduzierung der Häufigkeit und Kosten des Ventilaustauschs.

Die Anwendung von Gusstitanlegierungen auf dem Ventilmarkt ist nicht auf die oben genannten Branchen beschränkt, auch in anderen Aspekten gibt es gute Entwicklungen. Beispielsweise bietet die in Japan entwickelte neue Gusstitanlegierung Ti-33,5Al-1Nb-0,5Cr-0,5Si viele Vorteile wie niedrige Dichte, hohe Kriechfestigkeit und gute Verschleißfestigkeit. Bei Verwendung im hinteren Auslassventil von Automobilmotoren kann es die Sicherheitsleistung des Motors verbessern und seine Lebensdauer verlängern.

- Andere Branchen
Im Vergleich zur Anwendung von Titangusslegierungen in der Ventilindustrie sind andere Anwendungen von Titangusslegierungen umfangreicher. Titan und Titanlegierungen weisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, was für Branchen mit korrosiven Anforderungen wie die petrochemische Industrie von großer Bedeutung ist. In diesen Branchen werden für viele große Geräte, die eine industrielle Produktion erfordern, wie etwa volumetrische Pumpen, Wärmetauscher, Kompressoren und Reaktoren, korrosionsbeständige Titangussteile verwendet, die die größte Marktnachfrage haben. Da Titan in der Medizin ein weltweit anerkanntes sicheres, ungiftiges und schwermetallfreies Metall ist, werden viele medizinische Hilfsmittel, menschliche Prothesen und andere aus gegossenen Titanlegierungen hergestellt. Insbesondere in der Zahnmedizin bestehen fast alle erprobten Dentalgussteile aus industriellem Reintitan und einer Ti-6Al-4V-Legierung, die eine gute Biokompatibilität, mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Andererseits werden Titan und Titanlegierungen aufgrund der Vorteile der geringen Dichte und der guten Leistung häufig in vielen Sportgeräten wie Golfschlägern, Kugelköpfen, Tennisschlägern, Badmintonschlägern und Angelgeräten verwendet. Die daraus hergestellten Produkte sind leicht, qualitätsgesichert und erfreuen sich großer Beliebtheit in der Öffentlichkeit. Beispielsweise wird die von der Japan Steel Pipe Company entwickelte neue Titanlegierung SP-700 (N104) als Oberflächenmaterial für Golfballköpfe der 300er-Serie der Marke Taylor verwendet, die auf dem globalen Golfmarkt am meisten verkauft werden. Seit dem späten 20. Jahrhundert haben gegossene Titanlegierungen in Bereichen wie Petrochemie, Luft- und Raumfahrt, Biomedizin, Automobilindustrie sowie Sport und Freizeit nach und nach eine Industrialisierung und einen großen Umfang erfahren, von der anfänglichen Erkundung bis hin zur aktuellen intensiven Förderung und Entwicklung.