L'application de l'alliage de titane dans l'industrie des vannes

L'alliage de titane présente de nombreux avantages tels qu'une faible densité, une haute résistance, une résistance à la corrosion, une résistance aux hautes et basses températures, et peut être largement utilisé dans de nombreux domaines tels que le pétrole, l'industrie chimique, l'environnement marin, la biomédecine, l'aérospatiale, l'industrie automobile et les navires. . L'alliage de titane coulé est obtenu en coulant un alliage de titane dans la forme souhaitée, parmi lequel l'alliage ZTC4 (Ti-6Al-4V) est le plus largement utilisé, avec des performances de processus stables, une bonne résistance et une bonne ténacité (inférieures à 350 ℃).

En tant que composant principal de contrôle de divers environnements spéciaux et systèmes de transport par canalisations de fluides spéciaux, les vannes sont devenues un composant important de nombreux équipements de production, et on peut dire qu'aucune industrie ne peut se passer de vannes. En raison des différentes exigences en matière d'environnement, de température et de fluide dans différents domaines, le choix du matériau des vannes est particulièrement crucial et largement apprécié. Les vannes à base d'alliages de titane et d'alliages de titane moulés ont de larges perspectives dans le domaine des vannes en raison de leur excellente résistance à la corrosion, de leurs performances à haute et basse température et de leur haute résistance.

Applications

- Marin
L'environnement de travail du système de canalisations d'eau de mer est extrêmement rigoureux et les performances des vannes marines affectent directement la sécurité et les performances globales du système de canalisations. Dès les années 1960, la Russie a commencé des recherches sur les alliages de titane pour les navires et les a ensuite développés pour une utilisation marine. β L'alliage de titane est largement utilisé dans les systèmes de canalisations des navires militaires, notamment les robinets à soupape, les clapets anti-retour et les robinets à tournant sphérique, avec une grande variété de types. et un grand nombre d'applications ; Parallèlement, des vannes en titane ont également été utilisées dans les systèmes de canalisations des navires civils. Par rapport aux alliages de cuivre, d'acier, etc. précédemment utilisés, des tests de drainage ultérieurs ont également montré que l'utilisation d'alliages de titane moulés présente une grande fiabilité dans de nombreux aspects tels que la résistance structurelle et la résistance à la corrosion, et que la durée de vie a été considérablement prolongée, de les 2 à 5 ans d'origine à plus de deux fois, ce qui a attiré l'attention de tous. La vanne papillon à trois excentriques fournie par l'Institut de recherche China Shipbuilding 725 à Luoyang, en Chine, pour un certain modèle de navire constitue un changement dans le schéma de sélection et de conception des matériaux précédent, utilisant le Ti80 et d'autres matériaux comme corps principal, prolongeant ainsi la durée de vie de la vanne à plus de 25 ans, améliorant la fiabilité et la praticité des applications de produits de vanne et comblant le vide technique en Chine.

- Aéronautique
Dans le domaine de l'aérospatiale, les alliages de titane coulés sont également performants, grâce à leur excellente résistance à la chaleur et à leur solidité. C’est également dans les années 1960 qu’American Airlines a essayé pour la première fois les pièces moulées en titane. Après une période de recherche, les pièces moulées en alliage de titane sont officiellement utilisées dans les avions depuis 1972 (Boeing 757, 767 et 777, etc.). Non seulement un grand nombre de pièces moulées en alliage de titane à structure statique ont été utilisées, mais elles ont également été utilisées dans des positions critiques, telles que le contrôle des vannes dans les systèmes de canalisations critiques. Les soupapes couramment utilisées comprennent les soupapes de sécurité, les clapets anti-retour, etc., qui ont réduit les coûts de fabrication des avions et accru la sécurité et la fiabilité. Parallèlement, en raison de la densité et du poids relativement faibles de l'alliage de titane par rapport aux autres alliages, qui ne représentent qu'environ 60 % de le même acier de résistance, son application généralisée peut encourager les avions à évoluer progressivement vers une direction à haute résistance et légèreté. À l'heure actuelle, les vannes aérospatiales sont principalement utilisées dans de nombreux systèmes de contrôle tels que pneumatiques, hydrauliques, de carburant et de lubrification, et sont plus adaptées aux environnements présentant une résistance à la corrosion et des températures environnementales élevées. Ils constituent l’un des composants cruciaux des véhicules, moteurs et autres départements aérospatiaux. Les vannes traditionnelles nécessitent souvent un remplacement progressif et peuvent même ne pas répondre à la demande. Dans le même temps, avec l’expansion rapide du marché des vannes aérospatiales, les vannes en titane occupent également une part croissante en raison de leurs performances supérieures.

- Industrie chimique
Les vannes chimiques sont généralement utilisées dans des environnements difficiles tels que des températures élevées, des pressions élevées, une résistance à la corrosion et une grande différence de pression. Par conséquent, la sélection des matériaux appropriés est cruciale pour l’application de l’industrie chimique des vannes. Au début, l'acier au carbone, l'acier inoxydable et d'autres matériaux sont principalement sélectionnés, et une corrosion peut survenir après utilisation, nécessitant un remplacement et un entretien. Avec le développement continu de la technologie des alliages de titane coulé et la découverte progressive de ses performances supérieures, les vannes en titane sont également apparues aux yeux des gens. En prenant comme exemple l'unité de production d'acide téréphtalique purifié (PTA) dans l'industrie des fibres chimiques, le milieu de travail est principalement l'acide acétique et l'acide bromhydrique, qui ont une forte corrosivité. Près de 8 000 vannes, dont des vannes à soupape et des vannes à bille, doivent être utilisées, avec une variété de types et un grand nombre. Par conséquent, les vannes en titane sont devenues un bon choix, augmentant la fiabilité et la sécurité d'utilisation. En général, en raison du caractère corrosif de l'urée, les vannes à la sortie et à l'entrée de la tour de synthèse d'urée peuvent respecter la durée de vie de 1 an et ont déjà atteint les exigences d'utilisation. Des entreprises telles que l'usine d'engrais de Shanxi Lvliang, l'usine d'engrais de Shandong Tengzhou et l'usine d'engrais de Henan Lingbao ont fait plusieurs tentatives et ont finalement choisi les clapets anti-retour haute pression à valve en titane H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 et l'isolation. vannes d'arrêt BJ45WA-25R-100, 125, etc. pour l'importation de tours de synthèse d'urée, avec une durée de vie de plus de 2 ans, démontrant une bonne résistance à la corrosion [9], réduisant la fréquence et le coût de remplacement des vannes.

L'application de l'alliage de titane moulé sur le marché des vannes ne se limite pas aux industries mentionnées ci-dessus, mais il y a un bon développement dans d'autres aspects. Par exemple, le nouvel alliage de titane coulé Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si développé au Japon présente de nombreux avantages tels qu'une faible densité, une résistance élevée au fluage et une bonne résistance à l'usure. Lorsqu'il est utilisé dans la soupape d'échappement arrière des moteurs automobiles, il peut améliorer les performances de sécurité du moteur et prolonger sa durée de vie.

- Autres secteurs
Par rapport à l’application des alliages de titane coulés dans l’industrie des vannes, les autres applications des alliages de titane coulés sont plus étendues. Le titane et les alliages de titane ont une excellente résistance à la corrosion, ce qui est d'une grande importance pour les industries ayant des exigences corrosives telles que l'industrie pétrochimique. Dans ces industries, de nombreux gros équipements nécessitant une production industrielle, tels que les pompes volumétriques, les échangeurs de chaleur, les compresseurs et les réacteurs, utiliseront des pièces moulées en titane résistant à la corrosion, qui sont les plus demandées sur le marché. Dans le domaine de la médecine, le titane étant un métal mondialement reconnu, sûr, non toxique et sans métaux lourds, de nombreux appareils d'assistance médicale, prothèses humaines et autres sont fabriqués à partir d'alliages de titane moulés. Surtout en médecine dentaire, presque tous les moulages dentaires testés sont fabriqués en titane pur industriel et en alliage Ti-6Al-4V, qui présentent une bonne biocompatibilité, des propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion. D'autre part, en raison des avantages de faible densité et des bonnes performances du titane et des alliages de titane, ils sont largement utilisés dans de nombreux équipements sportifs tels que les clubs de golf, les têtes de balle, les raquettes de tennis, les raquettes de badminton et les articles de pêche. Les produits qui en sont fabriqués sont légers, bénéficient d'une assurance qualité et sont très populaires auprès du public. Par exemple, le nouvel alliage de titane SP-700 développé par Japan Steel Pipe Company (N104) est utilisé comme matériau de surface pour les têtes de balle de golf de la série 300 de la marque Taylor, la plus vendue sur le marché mondial du golf. Depuis la fin du 20e siècle, les alliages de titane moulés se sont progressivement industrialisés et développés à grande échelle dans des domaines tels que la pétrochimie, l'aérospatiale, le biomédical, l'industrie automobile, ainsi que les sports et loisirs, depuis l'exploration initiale jusqu'à la promotion et le développement vigoureux actuels.