Uporaba titanove zlitine v industriji ventilov
Titanova zlitina ima številne prednosti, kot so nizka gostota, visoka trdnost, odpornost proti koroziji, visoka in nizka temperaturna odpornost, in se lahko široko uporablja na številnih področjih, kot so nafta, kemična industrija, morsko okolje, biomedicina, vesoljska industrija, avtomobilska industrija in ladje. . Lito titanovo zlitino dobimo z ulivanjem titanove zlitine v želeno obliko, med katerimi je najbolj razširjena zlitina ZTC4 (Ti-6Al-4V), s stabilno zmogljivostjo postopka, dobro trdnostjo in lomno žilavostjo (pod 350 ℃).
Ventili so kot glavna krmilna komponenta različnih posebnih okolij in posebnih cevovodnih transportnih sistemov tekočih medijev postali pomemben sestavni del številnih proizvodnih naprav in lahko rečemo, da nobena industrija ne more brez ventilov. Zaradi različnih okoljskih, temperaturnih in medijskih zahtev na različnih področjih je izbira materiala ventila še posebej ključna in zelo cenjena. Ventili na osnovi titanovih zlitin in litih titanovih zlitin imajo široke možnosti na področju ventilov zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji, visoke in nizke temperature ter visoke trdnosti.
Aplikacije
- Marine
Delovno okolje cevovodnega sistema za morsko vodo je izredno težko, delovanje ladijskih ventilov pa neposredno vpliva na varnost in splošno delovanje cevovodnega sistema. Že v šestdesetih letih 20. stoletja je Rusija začela raziskovati titanove zlitine za ladje in jih nato razvila za uporabo v morju. β Titanova zlitina se pogosto uporablja v cevovodnih sistemih vojaških ladij, vključno z zapornimi ventili, povratnimi ventili in krogelnimi ventili, s široko paleto vrst in veliko število aplikacij; Hkrati so titanove ventile uporabljali tudi v civilnih ladijskih cevovodnih sistemih. V primerjavi s prej uporabljenimi bakrovimi zlitinami, jeklom itd. so poznejši drenažni preskusi tudi pokazali, da je uporaba litih titanovih zlitin visoko zanesljiva v številnih vidikih, kot sta strukturna trdnost in odpornost proti koroziji, življenjska doba pa se je močno podaljšala, od prvotnih 2–5 let do več kot dvakrat, kar je pritegnilo široko pozornost vseh. Tri ekscentrične metuljne lopute, ki jih je dobavil Kitajski ladjedelniški raziskovalni inštitut 725 v Luoyangu na Kitajskem za določen model ladje, so sprememba v prejšnji shemi izbire materiala in načrtovanja, pri čemer se kot glavni del uporabljajo Ti80 in drugi materiali, kar podaljšuje življenjsko dobo ladje ventil na več kot 25 let, izboljšanje zanesljivosti in praktičnosti aplikacij ventilskih izdelkov ter zapolnitev tehnične vrzeli na Kitajskem.
- Aerospace
Na področju vesoljske industrije se lite titanove zlitine prav tako dobro obnesejo zaradi svoje odlične toplotne odpornosti in trdnosti. Leta 1960 je American Airlines prvič poskusil ulitke iz titana. Po obdobju raziskav se od leta 1972 uradno uporabljajo ulitki iz titanove zlitine v letalih (Boeing 757, 767 in 777 itd.). Ne samo, da je bilo uporabljeno veliko število ulitkov iz titanove zlitine s statično strukturo, ampak so bili uporabljeni tudi v kritičnih položajih, kot je krmiljenje ventilov v kritičnih cevovodnih sistemih. Običajno uporabljeni ventili vključujejo varnostne ventile, protipovratne ventile itd., ki so zmanjšali proizvodne stroške letal ter povečali varnost in zanesljivost. Medtem zaradi relativno majhne gostote in teže titanove zlitine v primerjavi z drugimi zlitinami, kar je le približno 60% enake trdnosti jekla, lahko njegova široka uporaba spodbudi letala k vztrajnemu premikanju proti visoki trdnosti in lahki smeri. Trenutno se vesoljski ventili večinoma uporabljajo v številnih krmilnih sistemih, kot so pnevmatski, hidravlični, gorivo in mazanje, in so primernejši za okolja z odpornostjo proti koroziji in visokimi okoljskimi temperaturami. So eden od ključnih sestavnih delov vesoljskih vozil, motorjev in drugih oddelkov. Tradicionalni ventili pogosto zahtevajo postopno zamenjavo in morda celo ne izpolnjujejo povpraševanja. Hkrati s hitro širitvijo trga letalskih ventilov zavzemajo vse večji delež tudi ventili iz titana zaradi svoje vrhunske zmogljivosti.
- Kemijska industrija
Kemični ventili se običajno uporabljajo v težkih okoljih, kot so visoka temperatura, visok tlak, odpornost proti koroziji in velika tlačna razlika. Zato je izbira ustreznih materialov ključnega pomena za uporabo v kemični industriji ventilov. V zgodnji fazi se v glavnem izberejo ogljikovo jeklo, nerjavno jeklo in drugi materiali, po uporabi pa lahko pride do korozije, ki zahteva zamenjavo in vzdrževanje. Z nenehnim razvojem tehnologije litja titanovih zlitin in postopnim odkrivanjem njene vrhunske zmogljivosti so se titanovi ventili pojavili tudi v očeh ljudi. Če za primer vzamemo proizvodno enoto prečiščene tereftalne kisline (PTA) v industriji kemičnih vlaken, sta delovni medij predvsem ocetna kislina in bromovodikova kislina, ki imata močno jedkost. Uporabiti je treba skoraj 8000 ventilov, vključno z ventili in krogelnimi ventili, z različnimi tipi in velikim številom. Zato so titanovi ventili postali dobra izbira, saj povečujejo zanesljivost in varnost uporabe. Na splošno lahko zaradi korozivnosti sečnine ventili na izhodu in vhodu stolpa za sintezo sečnine dosežejo življenjsko dobo 1 leta in so že dosegli zahteve glede uporabe. Podjetja, kot so Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant in Henan Lingbao Fertilizer Plant, so večkrat poskusila in na koncu izbrala visokotlačne povratne ventile iz titana H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 in izolacijo. zaporni ventili BJ45WA-25R-100, 125 itd. za uvoz stolpov za sintezo sečnine, z življenjsko dobo več kot 2 leti, ki izkazujejo dobro odpornost proti koroziji [9], zmanjšujejo pogostost in stroške zamenjave ventilov.
Uporaba lite titanove zlitine na trgu ventilov ni omejena na zgoraj omenjene industrije, vendar je dober razvoj v drugih vidikih. Na primer, nova lita titanova zlitina Ti-33,5Al-1Nb-0,5Cr-0,5Si, razvita na Japonskem, ima številne prednosti, kot so nizka gostota, visoka trdnost pri lezenju in dobra odpornost proti obrabi. Če se uporablja v zadnjem izpušnem ventilu avtomobilskih motorjev, lahko izboljša varnostno delovanje motorja in podaljša njegovo življenjsko dobo.
- Druge industrije
V primerjavi z uporabo litih titanovih zlitin v industriji ventilov so druge uporabe litih titanovih zlitin obsežnejše. Titan in titanove zlitine imajo odlično odpornost proti koroziji, kar je zelo pomembno za industrije z zahtevami po jedkih, kot je petrokemična industrija. V teh panogah bo številna velika oprema, ki zahteva industrijsko proizvodnjo, kot so volumetrične črpalke, toplotni izmenjevalniki, kompresorji in reaktorji, uporabljala titanove ulitke, odporne proti koroziji, po katerih je največje povpraševanje na trgu. Ker je titan svetovno priznana varna, nestrupena in brez težkih kovin kovina, so na področju medicine številni medicinski pripomočki, človeške proteze in drugi izdelani iz litih titanovih zlitin. Zlasti v dentalni medicini so skoraj vsi zobni odlitki, ki so bili preizkušeni, izdelani iz industrijskega čistega titana in zlitine Ti-6Al-4V, ki imata dobro biokompatibilnost, mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji. Po drugi strani pa se zaradi prednosti nizke gostote in dobrega delovanja titana in titanovih zlitin pogosto uporabljajo v številni športni opremi, kot so palice za golf, glave žogic, teniški loparji, loparji za badminton in ribiški pribor. Izdelki iz njih so lahki, imajo garancijo kakovosti in so zelo priljubljeni v javnosti. Na primer, nova titanova zlitina SP-700, ki jo je razvilo podjetje Japan Steel Pipe Company (N104), se uporablja kot površinski material za glave žogic za golf serije 300 znamke Taylor, ki so najbolje prodajane na svetovnem trgu golfa. Od poznega 20. stoletja so lite titanove zlitine postopoma oblikovale industrializacijo in obseg na področjih, kot so petrokemična, vesoljska, biomedicinska, avtomobilska industrija ter šport in prosti čas, od začetnega raziskovanja do trenutne živahne promocije in razvoja.