היישום של סגסוגת טיטניום בתעשיית השסתומים

לסגסוגת טיטניום יש יתרונות רבים כגון צפיפות נמוכה, חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות לטמפרטורה גבוהה וטמפרטורות נמוכות, והיא יכולה להיות בשימוש נרחב בתחומים רבים כגון נפט, תעשייה כימית, סביבה ימית, ביו-רפואה, תעופה וחלל, תעשיית הרכב, וספינות. . סגסוגת טיטניום יצוקה מתקבלת על ידי יציקת סגסוגת טיטניום לצורה הרצויה, ביניהם סגסוגת ZTC4 (Ti-6Al-4V) היא הנפוצה ביותר, עם ביצועי תהליך יציבים, חוזק טוב וקשיחות שבר (מתחת ל-350 ℃).

כמרכיב הבקרה העיקרי של סביבות מיוחדות שונות ומערכות מיוחדות להובלת צינורות נוזל בינוניים, שסתומים הפכו למרכיב חשוב בציוד רב בייצור, וניתן לומר שכל תעשייה לא יכולה להסתדר בלי שסתומים. בשל דרישות סביבתיות, טמפרטורה ובינוניות שונות בתחומים שונים, בחירת חומרי השסתום היא קריטית במיוחד ומוערכת באופן נרחב. לשסתומים המבוססים על סגסוגות טיטניום וסגסוגות טיטניום יצוק יש סיכויים רחבים בתחום השסתומים בשל עמידותם המצוינת בפני קורוזיה, ביצועי טמפרטורות גבוהות ונמוכות וחוזק גבוה.

יישומים

- ימי
סביבת העבודה של מערכת צינורות מי הים היא קשה ביותר, וביצועי השסתומים הימיים משפיעים ישירות על הבטיחות והביצועים הכוללים של מערכת הצנרת. כבר בשנות ה-60, החלה רוסיה במחקר על סגסוגות טיטניום לאוניות ולאחר מכן פיתחה אותן לשימוש ימי. סגסוגת β טיטניום נמצאת בשימוש נרחב במערכות צינורות של ספינות צבאיות, כולל שסתומי גלובוס, שסתומי סימון ושסתומי כדור, עם מגוון רחב של סוגים. ומספר רב של יישומים; במקביל, שסתומי טיטניום שימשו גם במערכות צנרת של ספינות אזרחיות. בהשוואה לסגסוגות הנחושת, הפלדה וכו' שהיו בשימוש בעבר, בדיקות הניקוז שלאחר מכן הראו גם שלשימוש בסגסוגות טיטניום יצוק יש אמינות גבוהה בהיבטים רבים כמו חוזק מבני ועמידות בפני קורוזיה, וחיי השירות הוארכו מאוד, מ. במקור 2-5 שנים עד יותר מפעמיים, מה שמשך תשומת לב רחבה מכולם. שלושת שסתום הפרפר האקסצנטרי שסופק על ידי מכון המחקר China Building 725 בלואויאנג, סין עבור דגם מסויים של ספינה, הוא שינוי בשיטת בחירת החומרים ובתכנית העיצוב הקודמת, תוך שימוש ב-Ti80 וחומרים אחרים כגוף הראשי, מה שמאריך את חיי השירות של השסתום למעל 25 שנים, שיפור האמינות והמעשיות של יישומי מוצר שסתומים, ומילוי הפער הטכני בסין.

- תעופה וחלל
בתחום התעופה והחלל, גם סגסוגות טיטניום יצוק מתפקדות היטב, הודות לעמידות החום והחוזק המצוינים שלהן. זה היה גם במהלך שנות ה-60 שאמריקן איירליינס ניסתה לראשונה יציקות טיטניום. לאחר תקופה של מחקר, יציקות סגסוגת טיטניום יושמו רשמית במטוסים מאז 1972 (בואינג 757, 767 ו-777 וכו'). לא רק שנעשה שימוש במספר רב של יציקות סגסוגת טיטניום במבנה סטטי, אלא שהן שימשו גם בתנוחות קריטיות, כגון בקרת שסתומים במערכות צנרת קריטיות. השסתומים הנפוצים כוללים שסתומי בטיחות, שסתומי סימון וכו', אשר הפחיתו את עלויות ייצור המטוסים והגדילו את הבטיחות והאמינות, בינתיים, בשל הצפיפות והמשקל הקטן יחסית של סגסוגת טיטניום בהשוואה לסגסוגות אחרות, שהם רק כ-60% באותה חוזק פלדה, היישום הנרחב שלה יכול לקדם מטוסים לנוע בהתמדה לעבר חוזק גבוה וכיוון קל משקל. כיום, שסתומי תעופה וחלל משמשים בעיקר במערכות בקרה רבות כגון פנאומטיות, הידראוליות, דלק ושימון, ומתאימים יותר לסביבות עם עמידות בפני קורוזיה וטמפרטורות סביבתיות גבוהות. הם אחד המרכיבים המכריעים של כלי תעופה וחלל, מנועים ומחלקות אחרות. שסתומים מסורתיים דורשים לרוב החלפה מדורגת, ואולי אפילו לא יעמדו בביקוש. במקביל, עם ההתרחבות המהירה של שוק שסתומי התעופה והחלל, גם שסתומי טיטניום תופסים נתח הולך וגדל בשל הביצועים המעולים שלהם.

- תעשייה כימית
שסתומים כימיים משמשים בדרך כלל בסביבות קשות כמו טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, עמידות בפני קורוזיה והפרשי לחצים גדולים. לכן, בחירת החומרים המתאימים היא חיונית ליישום התעשייה הכימית של השסתומים. בשלב המוקדם נבחרים בעיקר פלדת פחמן, נירוסטה וחומרים אחרים, וייתכן שקורוזיה לאחר השימוש, הדורשת החלפה ותחזוקה. עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית סגסוגת טיטניום יציקה והביצועים המעולים שלה מתגלים בהדרגה, שסתומי טיטניום הופיעו גם בעיני אנשים. אם ניקח לדוגמא את יחידת הייצור של חומצה טרפתלית מטוהרת (PTA) בתעשיית הסיבים הכימיים, מצע העבודה הוא בעיקר חומצה אצטית וחומצה הידרוברומית, בעלת קורוזיביות חזקה. יש להשתמש בכמעט 8000 שסתומים, כולל שסתומי גלובוס ושסתומי כדור, עם מגוון סוגים ומספר רב. לכן, שסתומי טיטניום הפכו לבחירה טובה, מה שמגדיל את האמינות והבטיחות של השימוש. באופן כללי, בשל מידת הקורוזיביות של אוריאה, השסתומים ביציאה ובכניסה של מגדל סינתזת אוריאה יכולים לעמוד בחיי השירות של שנה וכבר הגיעו לדרישות השימוש. חברות כמו Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant, ומפעל הדשנים הנאן לינגבאו עשו מספר ניסיונות ובסופו של דבר בחרו בשסתומי סימון בלחץ גבוה של שסתומי טיטניום H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 שסתומי עצירה BJ45WA-25R-100, 125 וכו' לייבוא ​​מגדלי סינתזת אוריאה, בעלי חיי שירות של יותר משנתיים, המדגימים עמידות טובה בפני קורוזיה [9], הפחתת התדירות והעלות של החלפת שסתומים.

היישום של סגסוגת טיטניום יצוקה בשוק השסתומים אינו מוגבל לתעשיות שהוזכרו לעיל, אך יש התפתחות טובה בהיבטים אחרים. לדוגמה, לסגסוגת הטיטניום היצוקה החדשה Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si שפותחה ביפן יש יתרונות רבים כגון צפיפות נמוכה, חוזק זחילה גבוה ועמידות בפני שחיקה טובה. בשימוש בשסתום הפליטה האחורי של מנועי רכב, הוא יכול לשפר את ביצועי הבטיחות של המנוע ולהאריך את חיי השירות שלו.

- תעשיות אחרות
בהשוואה ליישום של סגסוגות טיטניום יצוק בתעשיית השסתומים, יישומים אחרים של סגסוגות טיטניום יצוק נרחבים יותר. לטיטניום וסגסוגות טיטניום עמידות מצוינת בפני קורוזיה, שהיא בעלת משמעות רבה עבור תעשיות עם דרישות קורוזיביות כגון תעשייה פטרוכימית. בתעשיות אלו, הרבה ציוד גדול הדורש ייצור תעשייתי כגון משאבות נפחיות, מחליפי חום, מדחסים וכורים ישתמשו ביציקות טיטניום עמידות בפני קורוזיה, שיש להן את הביקוש הגדול ביותר בשוק. בתחום הרפואה, בשל היותה של טיטניום מתכת בטוחה, לא רעילה ונטולת מתכות כבדות מוכרת בעולם, מכשירי עזר רפואיים רבים, תותבות אנושיות ואחרים עשויים מסגסוגות טיטניום יצוקות. במיוחד ברפואת השיניים, כמעט כל יציקות השיניים שנוסו עשויות מטיטניום טהור תעשייתי וסגסוגת Ti-6Al-4V, בעלי תאימות ביולוגית טובה, תכונות מכניות ועמידות בפני קורוזיה. מצד שני, בשל היתרונות של צפיפות נמוכה וביצועים טובים של סגסוגות טיטניום וטיטניום, הם נמצאים בשימוש נרחב בציוד ספורט רבים כגון אלות גולף, ראשי כדורים, מחבטי טניס, מחבטי בדמינטון וציוד דיג. המוצרים העשויים מהם קלים, בעלי אבטחת איכות, ופופולריים מאוד בקרב הציבור. לדוגמה, סגסוגת הטיטניום החדשה SP-700 שפותחה על ידי חברת Japan Steel Pipe (N104) משמשת כחומר משטח לראשי כדורי גולף מסדרת 300 של מותג טיילור, הנמכרים ביותר בשוק הגולף העולמי. מאז סוף המאה ה-20, סגסוגות טיטניום יצוק יצרו בהדרגה תיעוש וקנה מידה בתחומים כמו פטרוכימיה, תעופה וחלל, ביו-רפואה, תעשיית הרכב וספורט ופנאי, החל מחקירה ראשונית ועד לקידום ופיתוח נמרצים.