L'applicazione della lega di titanio nell'industria delle valvole

La lega di titanio presenta molti vantaggi come bassa densità, elevata resistenza, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte e basse temperature e può essere ampiamente utilizzata in molti campi come petrolio, industria chimica, ambiente marino, biomedicina, aerospaziale, industria automobilistica e navi . La lega di titanio fuso si ottiene fondendo la lega di titanio nella forma desiderata, tra cui la lega ZTC4 (Ti-6Al-4V) è la più utilizzata, con prestazioni di processo stabili, buona resistenza e tenacia alla frattura (inferiore a 350 ℃).

Essendo il principale componente di controllo di vari ambienti speciali e sistemi di trasporto di condotte di mezzi fluidi speciali, le valvole sono diventate un componente importante di molte apparecchiature di produzione e si può affermare che qualsiasi settore non può fare a meno delle valvole. A causa dei diversi requisiti ambientali, di temperatura e del mezzo nei diversi campi, la selezione del materiale della valvola è particolarmente cruciale e ampiamente apprezzata. Le valvole basate su leghe di titanio e leghe di titanio fuso hanno ampie prospettive nel campo delle valvole grazie alla loro eccellente resistenza alla corrosione, alle prestazioni alle alte e basse temperature e all'elevata resistenza.

Applicazioni

- Marino
L'ambiente di lavoro del sistema di condutture dell'acqua di mare è estremamente duro e le prestazioni delle valvole marine influiscono direttamente sulla sicurezza e sulle prestazioni generali del sistema di condutture. Già negli anni ’60, la Russia iniziò la ricerca sulle leghe di titanio per le navi e successivamente le sviluppò per uso marino. β La lega di titanio è ampiamente utilizzata nei sistemi di tubazioni delle navi militari, comprese valvole a globo, valvole di ritegno e valvole a sfera, con un’ampia varietà di tipi e un gran numero di applicazioni; Allo stesso tempo, le valvole in titanio sono state utilizzate anche nei sistemi di condutture delle navi civili. Rispetto alle leghe di rame, all'acciaio, ecc. precedentemente utilizzate, i successivi test di drenaggio hanno anche dimostrato che l'uso di leghe di titanio fuso ha un'elevata affidabilità in molti aspetti come la resistenza strutturale e la resistenza alla corrosione, e la durata di servizio è stata notevolmente estesa, da dai 2-5 anni originali a più del doppio, cosa che ha attirato l'attenzione diffusa di tutti. La valvola a farfalla a tre eccentrici fornita dal China Shipbuilding 725 Research Institute di Luoyang, in Cina, per un determinato modello di nave rappresenta un cambiamento nella selezione dei materiali e nello schema di progettazione precedenti, utilizzando Ti80 e altri materiali come corpo principale, prolungando la durata di servizio di la valvola per oltre 25 anni, migliorando l'affidabilità e la praticità delle applicazioni dei prodotti valvolari e colmando il divario tecnico in Cina.

- Aerospaziale
Nel campo aerospaziale, anche le leghe di titanio colato si comportano bene, grazie alla loro eccellente resistenza al calore e robustezza. Fu sempre negli anni '60 che American Airlines provò per la prima volta le fusioni in titanio. Dopo un periodo di ricerca, le fusioni in leghe di titanio sono state ufficialmente applicate negli aerei dal 1972 (Boeing 757, 767 e 777, ecc.). Non solo sono stati utilizzati un gran numero di getti in lega di titanio con struttura statica, ma sono stati utilizzati anche in posizioni critiche, come il controllo delle valvole in sistemi di tubazioni critici. Le valvole comunemente utilizzate includono valvole di sicurezza, valvole di ritegno, ecc., che hanno ridotto i costi di produzione degli aeromobili e aumentato la sicurezza e l'affidabilità. Nel frattempo, a causa della densità e del peso relativamente piccoli della lega di titanio rispetto ad altre leghe, che rappresenta solo circa il 60% della lo stesso acciaio resistente, la sua ampia applicazione può promuovere il movimento costante degli aerei verso una direzione ad alta resistenza e leggera. Attualmente, le valvole aerospaziali vengono utilizzate principalmente in molti sistemi di controllo come pneumatici, idraulici, carburante e lubrificazione e sono più adatte per ambienti con resistenza alla corrosione e temperature ambientali elevate. Sono uno dei componenti cruciali dei veicoli aerospaziali, dei motori e di altri reparti. Le valvole tradizionali spesso richiedono una sostituzione graduale e potrebbero anche non soddisfare la domanda. Allo stesso tempo, con la rapida espansione del mercato delle valvole aerospaziali, anche le valvole in titanio occupano una quota crescente grazie alle loro prestazioni superiori.

- Industria chimica
Le valvole chimiche sono generalmente utilizzate in ambienti difficili come alta temperatura, alta pressione, resistenza alla corrosione e grande differenza di pressione. Pertanto, la selezione dei materiali appropriati è fondamentale per l'applicazione dell'industria chimica delle valvole. Nella fase iniziale, vengono selezionati principalmente acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e altri materiali e dopo l'uso può verificarsi corrosione, richiedendo sostituzione e manutenzione. Con il continuo sviluppo della tecnologia della fusione delle leghe di titanio e la scoperta graduale delle sue prestazioni superiori, anche le valvole in titanio sono apparse agli occhi delle persone. Prendendo come esempio l'unità di produzione di acido tereftalico purificato (PTA) nell'industria delle fibre chimiche, il mezzo di lavoro è principalmente acido acetico e acido bromidrico, che hanno una forte corrosività. Devono essere utilizzate quasi 8000 valvole, comprese valvole a globo e valvole a sfera, con una varietà di tipologie e un gran numero. Pertanto, le valvole in titanio sono diventate una buona scelta, aumentando l’affidabilità e la sicurezza d’uso. In generale, a causa della corrosività dell'urea, le valvole all'uscita e all'ingresso della torre di sintesi dell'urea possono soddisfare la durata di 1 anno e hanno già raggiunto i requisiti di utilizzo. Aziende come Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant e Henan Lingbao Fertilizer Plant hanno fatto numerosi tentativi e alla fine hanno scelto le valvole di ritegno ad alta pressione con valvola in titanio H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 e l'isolamento valvole di arresto BJ45WA-25R-100, 125, ecc. per l'importazione di torri di sintesi dell'urea, con una durata di servizio superiore a 2 anni, che dimostra una buona resistenza alla corrosione [9], riducendo la frequenza e i costi di sostituzione delle valvole.

L'applicazione della lega di titanio colato nel mercato delle valvole non si limita ai settori sopra menzionati, ma c'è un buon sviluppo anche in altri aspetti. Ad esempio, la nuova lega di titanio fuso Ti-33,5Al-1Nb-0,5Cr-0,5Si sviluppata in Giappone presenta molti vantaggi come bassa densità, elevata resistenza allo scorrimento viscoso e buona resistenza all’usura. Se utilizzato nella valvola di scarico posteriore dei motori automobilistici, può migliorare le prestazioni di sicurezza del motore e prolungarne la durata.

- Altre industrie
Rispetto all'applicazione delle leghe di titanio pressofuso nell'industria delle valvole, le altre applicazioni delle leghe di titanio pressofuso sono più estese. Il titanio e le leghe di titanio hanno un'eccellente resistenza alla corrosione, il che è di grande importanza per le industrie con requisiti corrosivi come l'industria petrolchimica. In questi settori, molte apparecchiature di grandi dimensioni che richiedono produzione industriale come pompe volumetriche, scambiatori di calore, compressori e reattori utilizzeranno getti di titanio resistenti alla corrosione, che hanno la maggiore domanda di mercato. Nel campo della medicina, poiché il titanio è un metallo riconosciuto a livello mondiale sicuro, non tossico e privo di metalli pesanti, molti dispositivi medici di assistenza, protesi umane e altri sono realizzati con leghe di titanio fuso. Soprattutto in odontoiatria, quasi tutti i getti dentali provati sono realizzati in titanio puro industriale e lega Ti-6Al-4V, che hanno una buona biocompatibilità, proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione. D'altra parte, grazie ai vantaggi della bassa densità e delle buone prestazioni del titanio e delle leghe di titanio, sono ampiamente utilizzati in molte attrezzature sportive come mazze da golf, teste a sfera, racchette da tennis, racchette da badminton e attrezzatura da pesca. I prodotti realizzati con essi sono leggeri, hanno garanzia di qualità e sono molto apprezzati dal pubblico. Ad esempio, la nuova lega di titanio SP-700 sviluppata dalla Japan Steel Pipe Company (N104) viene utilizzata come materiale di superficie per le teste delle palline da golf della serie 300 del marchio Taylor, che sono le più vendute nel mercato globale del golf. Dalla fine del XX secolo, le leghe di titanio fuso hanno gradualmente formato un'industrializzazione e una scala in campi quali quello petrolchimico, aerospaziale, biomedico, automobilistico, sportivo e del tempo libero, dall'esplorazione iniziale all'attuale vigorosa promozione e sviluppo.