La aplicación de la aleación de titanio en la industria de las válvulas

La aleación de titanio tiene muchas ventajas, como baja densidad, alta resistencia, resistencia a la corrosión, resistencia a altas y bajas temperaturas, y puede usarse ampliamente en muchos campos, como el petróleo, la industria química, el medio ambiente marino, la biomedicina, la industria aeroespacial, la industria automotriz y los barcos. . La aleación de titanio fundido se obtiene moldeando una aleación de titanio en la forma deseada, entre las cuales la aleación ZTC4 (Ti-6Al-4V) es la más utilizada, con un rendimiento de proceso estable, buena resistencia y tenacidad a la fractura (por debajo de 350 ℃).

Como principal componente de control de diversos entornos especiales y sistemas de transporte por tuberías de medios fluidos especiales, las válvulas se han convertido en un componente importante de muchos equipos en producción y se puede decir que ninguna industria puede prescindir de las válvulas. Debido a los diferentes requisitos ambientales, de temperatura y de medios en los diferentes campos, la selección del material de la válvula es particularmente crucial y ampliamente valorada. Las válvulas basadas en aleaciones de titanio y aleaciones de titanio fundido tienen amplias perspectivas en el campo de las válvulas debido a su excelente resistencia a la corrosión, rendimiento a altas y bajas temperaturas y alta resistencia.

Aplicaciones

- Marina
El entorno de trabajo del sistema de tuberías de agua de mar es extremadamente duro y el rendimiento de las válvulas marinas afecta directamente la seguridad y el rendimiento general del sistema de tuberías. Ya en la década de 1960, Rusia comenzó a investigar aleaciones de titanio para barcos y posteriormente las desarrolló para uso marino. La aleación de titanio se utiliza ampliamente en sistemas de tuberías de barcos militares, incluidas válvulas de globo, válvulas de retención y válvulas de bola, con una amplia variedad de tipos. y una gran cantidad de aplicaciones; Al mismo tiempo, las válvulas de titanio también se han utilizado en sistemas de tuberías de barcos civiles. En comparación con las aleaciones de cobre, acero, etc. utilizados anteriormente, las pruebas de drenaje posteriores también han demostrado que el uso de aleaciones de titanio fundido tiene una alta confiabilidad en muchos aspectos, como la resistencia estructural y la resistencia a la corrosión, y la vida útil se ha extendido considerablemente, desde los 2-5 años originales a más del doble, lo que ha atraído la atención generalizada de todos. La válvula de mariposa de tres excéntricas suministrada por el Instituto de Investigación de Construcción Naval de China 725 en Luoyang, China, para un determinado modelo de barco, es un cambio en el esquema de diseño y selección de materiales anterior, utilizando Ti80 y otros materiales como cuerpo principal, extendiendo la vida útil de la válvula por más de 25 años, mejorando la confiabilidad y practicidad de las aplicaciones de productos de válvulas y llenando el vacío técnico en China.

- Aeroespacial
En el campo aeroespacial, las aleaciones fundidas de titanio también funcionan bien gracias a su excelente resistencia al calor y solidez. También fue durante la década de 1960 cuando American Airlines probó por primera vez las piezas fundidas de titanio. Después de un período de investigación, las piezas fundidas de aleación de titanio se aplican oficialmente en aviones desde 1972 (Boeing 757, 767 y 777, etc.). No solo se ha utilizado una gran cantidad de piezas fundidas de aleación de titanio con estructura estática, sino que también se han utilizado en posiciones críticas, como el control de válvulas en sistemas de tuberías críticos. Las válvulas de uso común incluyen válvulas de seguridad, válvulas de retención, etc., que han reducido los costos de fabricación de aeronaves y han aumentado la seguridad y confiabilidad. Mientras tanto, debido a la densidad y el peso relativamente pequeños de la aleación de titanio en comparación con otras aleaciones, que representa solo alrededor del 60% de Con el mismo acero resistente, su aplicación generalizada puede promover que los aviones avancen constantemente hacia una dirección de alta resistencia y ligereza. En la actualidad, las válvulas aeroespaciales se utilizan principalmente en muchos sistemas de control, como neumáticos, hidráulicos, combustible y lubricación, y son más adecuadas para entornos con resistencia a la corrosión y altas temperaturas ambientales. Son uno de los componentes cruciales de los vehículos, motores y otros departamentos aeroespaciales. Las válvulas tradicionales a menudo requieren un reemplazo gradual y es posible que ni siquiera satisfagan la demanda. Al mismo tiempo, con la rápida expansión del mercado de válvulas aeroespaciales, las válvulas de titanio también están ocupando una participación cada vez mayor debido a su rendimiento superior.

- Industria química
Las válvulas químicas se utilizan generalmente en entornos hostiles como altas temperaturas, alta presión, resistencia a la corrosión y grandes diferencias de presión. Por lo tanto, la selección de materiales apropiados es crucial para la aplicación de la industria química de válvulas. En la etapa inicial, se seleccionan principalmente acero al carbono, acero inoxidable y otros materiales, y puede ocurrir corrosión después del uso, lo que requiere reemplazo y mantenimiento. Con el desarrollo continuo de la tecnología de fundición de aleaciones de titanio y el descubrimiento gradual de su rendimiento superior, las válvulas de titanio también han aparecido en los ojos de las personas. Tomando como ejemplo la unidad de producción de ácido tereftálico purificado (PTA) en la industria de fibras químicas, el medio de trabajo es principalmente ácido acético y ácido bromhídrico, que tiene una fuerte corrosividad. Es necesario utilizar cerca de 8000 válvulas, incluidas válvulas de globo y válvulas de bola, con una variedad de tipos y un gran número. Por ello, las válvulas de titanio se han convertido en una buena opción, aumentando la fiabilidad y seguridad de uso. En general, debido a la corrosividad de la urea, las válvulas en la salida y entrada de la torre de síntesis de urea pueden cumplir con una vida útil de 1 año y ya han alcanzado los requisitos de uso. Empresas como Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant y Henan Lingbao Fertilizer Plant han hecho múltiples intentos y finalmente eligieron válvulas de retención de alta presión con válvula de titanio H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 y aislamiento. válvulas de cierre BJ45WA-25R-100, 125, etc. para la importación de torres de síntesis de urea, con una vida útil superior a 2 años, demostrando buena resistencia a la corrosión [9], reduciendo la frecuencia y costo de reemplazo de válvulas.

La aplicación de la aleación de titanio fundido en el mercado de válvulas no se limita a las industrias mencionadas anteriormente, sino que existe un buen desarrollo en otros aspectos. Por ejemplo, la nueva aleación de titanio fundido Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si desarrollada en Japón tiene muchas ventajas, como baja densidad, alta resistencia a la fluencia y buena resistencia al desgaste. Cuando se utiliza en la válvula de escape trasera de motores de automóviles, puede mejorar el rendimiento de seguridad del motor y prolongar su vida útil.

- Otras industrias
En comparación con la aplicación de las aleaciones de titanio fundido en la industria de válvulas, otras aplicaciones de las aleaciones de titanio fundido son más extensas. El titanio y las aleaciones de titanio tienen una excelente resistencia a la corrosión, lo que es de gran importancia para industrias con requisitos corrosivos como la industria petroquímica. En estas industrias, muchos equipos grandes que requieren producción industrial, como bombas volumétricas, intercambiadores de calor, compresores y reactores, utilizarán piezas fundidas de titanio resistentes a la corrosión, que tienen la mayor demanda del mercado. En el campo de la medicina, debido a que el titanio es un metal seguro, no tóxico y libre de metales pesados ​​reconocido mundialmente, muchos dispositivos de asistencia médica, prótesis humanas y otros están hechos de aleaciones de titanio fundido. Especialmente en medicina dental, casi todas las piezas fundidas dentales que se han probado están hechas de titanio puro industrial y aleación Ti-6Al-4V, que tienen buena biocompatibilidad, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Por otro lado, debido a las ventajas de la baja densidad y el buen rendimiento del titanio y las aleaciones de titanio, se utilizan ampliamente en muchos equipos deportivos como palos de golf, rótulas, raquetas de tenis, raquetas de bádminton y aparejos de pesca. Los productos fabricados con ellos son livianos, tienen garantía de calidad y son muy populares entre el público. Por ejemplo, la nueva aleación de titanio SP-700 desarrollada por Japan Steel Pipe Company (N104) se utiliza como material de superficie para las cabezas de pelotas de golf de la marca Taylor serie 300, que es la más vendida en el mercado mundial del golf. Desde finales del siglo XX, las aleaciones fundidas de titanio se han industrializado y escalado gradualmente en campos como la petroquímica, aeroespacial, biomédica, industria automotriz y deportes y ocio, desde la exploración inicial hasta la vigorosa promoción y desarrollo actuales.