کاربرد آلیاژ تیتانیوم در صنعت شیرآلات

آلیاژ تیتانیوم دارای مزایای زیادی مانند چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و دمای پایین است و می تواند به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند نفت، صنایع شیمیایی، محیط زیست دریایی، زیست پزشکی، هوا فضا، صنعت خودروسازی و کشتی ها استفاده شود. . آلیاژ تیتانیوم ریخته‌گری با ریخته‌گری آلیاژ تیتانیوم به شکل دلخواه به دست می‌آید که در میان آن آلیاژ ZTC4 (Ti-6Al-4V) پرمصرف‌ترین است، با عملکرد فرآیند پایدار، استحکام خوب و چقرمگی شکست (زیر 350 ℃).

شیرآلات به عنوان جزء کنترلی اصلی محیط‌های خاص مختلف و سیستم‌های حمل و نقل خط لوله با محیط سیال خاص، به یکی از اجزای مهم بسیاری از تجهیزات در تولید تبدیل شده‌اند و می‌توان گفت که هیچ صنعتی بدون شیر نمی‌تواند کار کند. با توجه به شرایط مختلف محیطی، دما و متوسط ​​در زمینه های مختلف، انتخاب مواد دریچه بسیار مهم است و ارزش زیادی دارد. شیرهای مبتنی بر آلیاژهای تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم ریخته‌گری به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی، عملکرد دمای بالا و پایین و استحکام بالا، چشم‌انداز وسیعی در زمینه شیرآلات دارند.

برنامه های کاربردی

- دریایی
محیط کار سیستم خط لوله آب دریا بسیار سخت است و عملکرد شیرهای دریایی مستقیماً بر ایمنی و عملکرد کلی سیستم خط لوله تأثیر می گذارد. در اوایل دهه 1960، روسیه تحقیقاتی را روی آلیاژهای تیتانیوم برای کشتی‌ها آغاز کرد و متعاقباً آنها را برای استفاده دریایی توسعه داد β آلیاژ تیتانیوم به طور گسترده در سیستم‌های خطوط لوله کشتی‌های نظامی، از جمله دریچه‌های گلوب، سوپاپ‌های چک، و شیرهای توپی با انواع مختلف استفاده می‌شود. و تعداد زیادی برنامه؛ در عین حال، دریچه های تیتانیوم در سیستم های خط لوله کشتی های غیرنظامی نیز استفاده شده است. در مقایسه با آلیاژهای مس، فولاد و غیره که قبلاً استفاده شده بود، آزمایش‌های زهکشی بعدی نیز نشان داد که استفاده از آلیاژهای تیتانیوم ریخته‌گری شده از قابلیت اطمینان بالایی در بسیاری از جنبه‌ها مانند استحکام ساختاری و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار است و عمر مفید آن تا حد زیادی افزایش یافته است. اصلی 2-5 سال تا بیش از دو بار، که توجه گسترده ای را از همه جلب کرده است. سه دریچه پروانه ای غیرعادی که توسط موسسه تحقیقاتی کشتی سازی 725 چین در لوئویانگ، چین برای مدل خاصی از کشتی ارائه شده است، تغییری در طرح انتخاب مواد قبلی و طرح طراحی است که از Ti80 و مواد دیگر به عنوان بدنه اصلی استفاده می کند و عمر مفید آن را افزایش می دهد. شیر تا بیش از 25 سال، بهبود قابلیت اطمینان و عملی بودن برنامه های کاربردی محصول شیر، و پر کردن شکاف فنی در چین.

- هوافضا
در زمینه هوافضا، آلیاژهای تیتانیوم ریخته گری نیز به دلیل مقاومت و استحکام عالی در برابر حرارت، عملکرد خوبی دارند. همچنین در دهه 1960 بود که خطوط هوایی آمریکا برای اولین بار ریخته گری تیتانیوم را امتحان کرد. پس از یک دوره تحقیقات، ریخته گری آلیاژ تیتانیوم از سال 1972 به طور رسمی در هواپیماها (بوئینگ 757، 767، و 777 و غیره) استفاده شد. نه تنها تعداد زیادی از ریخته گری آلیاژ تیتانیوم ساختار استاتیک استفاده شده است، بلکه در موقعیت های بحرانی مانند کنترل شیر در سیستم های خط لوله حیاتی نیز استفاده شده است. از شیرهای پرکاربرد می توان به شیرهای اطمینان، سوپاپ اطمینان و غیره اشاره کرد که باعث کاهش هزینه های ساخت هواپیما و افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان شده است، در این میان به دلیل چگالی و وزن نسبتاً کم آلیاژ تیتانیوم نسبت به سایر آلیاژها که تنها حدود 60 درصد همان فولاد استحکام، کاربرد گسترده آن می تواند هواپیماها را به حرکت پیوسته به سمت استحکام بالا و جهت سبک وزن تشویق کند. در حال حاضر شیرهای هوافضا عمدتاً در بسیاری از سیستم های کنترلی مانند پنوماتیک، هیدرولیک، سوخت و روانکاری مورد استفاده قرار می گیرند و بیشتر برای محیط هایی با مقاومت در برابر خوردگی و دمای محیطی بالا مناسب هستند. آنها یکی از اجزای حیاتی وسایل نقلیه هوافضا، موتورها و سایر بخش ها هستند. شیرهای سنتی اغلب نیاز به تعویض مرحله ای دارند و حتی ممکن است تقاضا را برآورده نکنند. در عین حال، با گسترش سریع بازار شیرهای هوافضا، شیرهای تیتانیوم نیز به دلیل عملکرد برتر، سهم فزاینده ای را به خود اختصاص می دهند.

- صنایع شیمیایی
شیرهای شیمیایی معمولاً در محیط های سخت مانند دمای بالا، فشار بالا، مقاومت در برابر خوردگی و اختلاف فشار زیاد استفاده می شوند. بنابراین، انتخاب مواد مناسب برای کاربرد صنایع شیمیایی شیر بسیار مهم است. در مراحل اولیه، فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و سایر مواد عمدتاً انتخاب می شوند و ممکن است پس از استفاده، خوردگی رخ دهد که نیاز به تعویض و نگهداری دارد. با توسعه مداوم فناوری ریخته گری آلیاژ تیتانیوم و عملکرد برتر آن که به تدریج کشف شد، دریچه های تیتانیوم نیز در چشمان مردم ظاهر شد. با در نظر گرفتن واحد تولید اسید ترفتالیک خالص (PTA) در صنعت الیاف شیمیایی، محیط کار عمدتا اسید استیک و اسید هیدروبرومیک است که دارای خورندگی قوی است. نزدیک به 8000 شیر، از جمله شیرهای گلوب و شیرهای توپی، با انواع مختلف و تعداد زیاد، باید استفاده شود. بنابراین، شیرهای تیتانیوم به انتخاب خوبی تبدیل شده اند و قابلیت اطمینان و ایمنی استفاده را افزایش می دهند. به طور کلی، به دلیل خورندگی اوره، دریچه های خروجی و ورودی برج سنتز اوره می توانند عمر مفید 1 سال را داشته باشند و قبلاً به شرایط استفاده رسیده اند. شرکت‌هایی مانند کارخانه کود Shanxi Lvliang، کارخانه کود Shandong Tengzhou، و کارخانه کود هنان Lingbao تلاش‌های متعددی انجام داده‌اند و در نهایت شیرهای فشار بالای شیر تیتانیوم H72WA-220ROO-50، H43OW-50، و H43OW-50، و H43OW-50، را انتخاب کرده‌اند. شیرهای توقف BJ45WA-25R-100، 125 و غیره برای واردات برج های سنتز اوره، با عمر مفید بیش از 2 سال، نشان دهنده مقاومت در برابر خوردگی خوب [9]، کاهش فرکانس و هزینه تعویض شیر.

کاربرد آلیاژ تیتانیوم ریخته گری در بازار شیر فقط به صنایع فوق الذکر محدود نمی شود، بلکه از جنبه های دیگر نیز پیشرفت خوبی دارد. به عنوان مثال، آلیاژ تیتانیوم ریخته‌گری شده جدید Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si که در ژاپن ساخته شده است، دارای مزایای زیادی مانند چگالی کم، استحکام خزش بالا و مقاومت در برابر سایش خوب است. هنگامی که در سوپاپ اگزوز عقب موتورهای خودرو استفاده می شود، می تواند عملکرد ایمنی موتور را بهبود بخشد و عمر مفید آن را افزایش دهد.

- سایر صنایع
در مقایسه با کاربرد آلیاژهای تیتانیوم ریخته گری در صنعت شیرآلات، کاربردهای دیگر آلیاژهای تیتانیوم ریخته گری گسترده تر است. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند که برای صنایعی که نیازهای خورنده دارند مانند صنعت پتروشیمی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این صنایع، بسیاری از تجهیزات بزرگ که نیاز به تولید صنعتی دارند مانند پمپ های حجمی، مبدل های حرارتی، کمپرسورها و راکتورها از ریخته گری های تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی استفاده می کنند که بیشترین تقاضای بازار را دارند. در زمینه پزشکی، به دلیل اینکه تیتانیوم یک فلز ایمن، غیر سمی و بدون فلزات سنگین شناخته شده در سطح جهانی است، بسیاری از وسایل کمکی پزشکی، پروتزهای انسانی و غیره از آلیاژهای تیتانیوم ریخته‌گری شده ساخته می‌شوند. به خصوص در پزشکی دندان، تقریباً تمام ریخته گری های دندانی که آزمایش شده اند از تیتانیوم خالص صنعتی و آلیاژ Ti-6Al-4V ساخته می شوند که دارای زیست سازگاری، خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی هستند. از سوی دیگر، به دلیل مزایای چگالی کم و عملکرد خوب تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، در بسیاری از تجهیزات ورزشی مانند چوب گلف، سر توپ، راکت تنیس، راکت بدمینتون و وسایل ماهیگیری کاربرد فراوانی دارند. محصولات ساخته شده از آنها سبک وزن بوده و دارای تضمین کیفیت بوده و در بین مردم بسیار محبوب هستند. به عنوان مثال، آلیاژ تیتانیوم جدید SP-700 که توسط شرکت لوله فولادی ژاپن (N104) ساخته شده است به عنوان ماده سطحی برای سرهای توپ گلف سری 300 برند تیلور استفاده می شود که در بازار جهانی گلف پرفروش است. از اواخر قرن بیستم، آلیاژهای تیتانیوم ریخته‌گری شده به تدریج صنعتی شدن و مقیاس را در زمینه‌هایی مانند پتروشیمی، هوافضا، زیست‌پزشکی، صنعت خودرو، ورزش و اوقات فراغت، از اکتشاف اولیه تا ارتقاء و توسعه شدید کنونی، شکل دادند.