การประยุกต์ใช้โลหะผสมไทเทเนียมในอุตสาหกรรมวาล์ว

โลหะผสมไทเทเนียมมีข้อดีหลายประการ เช่น ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน อุณหภูมิสูง และทนต่ออุณหภูมิต่ำ และสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น ปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี สภาพแวดล้อมทางทะเล ชีวเวชศาสตร์ การบินและอวกาศ อุตสาหกรรมยานยนต์ และเรือ . โลหะผสมไททาเนียมหล่อได้มาจากการหล่อโลหะผสมไททาเนียมให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ โดยโลหะผสม ZTC4 (Ti-6Al-4V) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยมีประสิทธิภาพของกระบวนการที่มั่นคง ความแข็งแรงที่ดี และความเหนียวแตกหัก (ต่ำกว่า 350 ℃)

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบการควบคุมหลักของสภาพแวดล้อมพิเศษต่างๆ และระบบการขนส่งทางท่อของเหลวขนาดกลางแบบพิเศษ วาล์วจึงกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์จำนวนมากในการผลิต และอาจกล่าวได้ว่าอุตสาหกรรมใด ๆ ไม่สามารถทำได้หากไม่มีวาล์ว เนื่องจากข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิ และตัวกลางที่แตกต่างกันในด้านต่างๆ การเลือกวัสดุวาล์วจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งและมีคุณค่าอย่างกว้างขวาง วาล์วที่ใช้โลหะผสมไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียมหล่อมีแนวโน้มในวงกว้างในด้านวาล์ว เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม สมรรถนะที่อุณหภูมิสูงและต่ำ และมีความแข็งแรงสูง

การใช้งาน

- มารีน
สภาพแวดล้อมการทำงานของระบบท่อส่งน้ำทะเลนั้นรุนแรงมากและประสิทธิภาพของวาล์วทางทะเลส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพโดยรวมของระบบท่อส่ง ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 รัสเซียเริ่มการวิจัยเกี่ยวกับโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับเรือ และต่อมาได้พัฒนาเพื่อใช้ในทะเล β โลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบท่อส่งของเรือทหาร รวมถึงโกลบวาล์ว เช็ควาล์ว และบอลวาล์ว ซึ่งมีหลายประเภท และแอปพลิเคชันจำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน วาล์วไทเทเนียมยังถูกนำมาใช้ในระบบท่อส่งก๊าซของเรือพลเรือนอีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมทองแดง เหล็ก ฯลฯ ที่ใช้ก่อนหน้านี้ การทดสอบการระบายน้ำในภายหลังยังแสดงให้เห็นว่าการใช้โลหะผสมไทเทเนียมหล่อมีความน่าเชื่อถือสูงในหลาย ๆ ด้าน เช่น ความแข็งแรงของโครงสร้างและความต้านทานการกัดกร่อน และอายุการใช้งานก็ขยายออกไปอย่างมากจาก จากเดิม 2-5 ปีเป็นมากกว่า 2 เท่า ซึ่งได้รับความสนใจจากทุกคนอย่างกว้างขวาง วาล์วผีเสื้อประหลาดสามตัวที่จัดทำโดยสถาบันวิจัยการต่อเรือของจีน 725 ในลั่วหยาง ประเทศจีน สำหรับเรือบางรุ่นคือการเปลี่ยนแปลงในการเลือกวัสดุและแผนการออกแบบก่อนหน้านี้ โดยใช้ Ti80 และวัสดุอื่น ๆ เป็นตัวหลัก เพื่อยืดอายุการใช้งานของ วาล์วมานานกว่า 25 ปี ปรับปรุงความน่าเชื่อถือและการปฏิบัติจริงของการใช้งานผลิตภัณฑ์วาล์ว และเติมเต็มช่องว่างทางเทคนิคในประเทศจีน

- การบินและอวกาศ
ในด้านการบินและอวกาศ โลหะผสมไททาเนียมหล่อยังทำงานได้ดีอีกด้วย เนื่องจากมีความต้านทานความร้อนและความแข็งแกร่งเป็นเลิศ ในช่วงทศวรรษ 1960 American Airlines ได้ลองใช้การหล่อไทเทเนียมเป็นครั้งแรก หลังจากการวิจัยเป็นระยะเวลาหนึ่ง การหล่อโลหะผสมไทเทเนียมได้ถูกนำมาใช้อย่างเป็นทางการในเครื่องบินตั้งแต่ปี 1972 (โบอิ้ง 757, 767 และ 777 เป็นต้น) ไม่เพียงแต่มีการหล่อโลหะผสมไทเทเนียมที่มีโครงสร้างคงที่จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังถูกใช้ในตำแหน่งที่สำคัญอีกด้วย เช่น การควบคุมวาล์วในระบบท่อที่สำคัญ วาล์วที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วาล์วนิรภัย เช็ควาล์ว ฯลฯ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตเครื่องบินและเพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ ขณะเดียวกันเนื่องจากโลหะผสมไททาเนียมมีความหนาแน่นและน้ำหนักค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับโลหะผสมอื่น ๆ ซึ่งมีเพียงประมาณ 60% ของ เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเหมือนกัน การใช้งานอย่างแพร่หลายสามารถส่งเสริมให้เครื่องบินเคลื่อนที่ไปสู่ทิศทางที่มีความแข็งแรงสูงและมีน้ำหนักเบาอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน วาล์วการบินและอวกาศส่วนใหญ่จะใช้ในระบบควบคุมหลายอย่าง เช่น นิวแมติก ไฮดรอลิก เชื้อเพลิง และการหล่อลื่น และเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความต้านทานการกัดกร่อนและอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสูงมากกว่า พวกเขาเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของยานยนต์ เครื่องยนต์ และแผนกอื่นๆ วาล์วแบบเดิมมักต้องมีการเปลี่ยนเป็นระยะๆ และอาจไม่ตรงตามความต้องการด้วยซ้ำ ในเวลาเดียวกัน ด้วยการขยายตัวอย่างรวดเร็วของตลาดวาล์วการบินและอวกาศ วาล์วไทเทเนียมก็มีส่วนแบ่งเพิ่มขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่า

- อุตสาหกรรมเคมี
โดยทั่วไปวาล์วเคมีจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความดันสูง ความต้านทานการกัดกร่อน และแรงดันที่แตกต่างกันมาก ดังนั้นการเลือกวัสดุที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีวาล์ว ในระยะแรกจะเลือกใช้เหล็กกล้าคาร์บอน สเตนเลส และวัสดุอื่นๆ เป็นหลัก และอาจเกิดการกัดกร่อนหลังการใช้งาน ซึ่งต้องเปลี่ยนและบำรุงรักษา ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีโลหะผสมไทเทเนียมหล่อและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของมันค่อยๆ ถูกค้นพบ วาล์วไทเทเนียมก็ปรากฏในสายตาของผู้คนเช่นกัน ยกตัวอย่างหน่วยการผลิตกรดเทเรฟทาลิกบริสุทธิ์ (PTA) ในอุตสาหกรรมเส้นใยเคมีเป็นตัวอย่าง สื่อการทำงานส่วนใหญ่เป็นกรดอะซิติกและกรดไฮโดรโบรมิกซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง จำเป็นต้องใช้วาล์วเกือบ 8000 ตัว รวมถึงโกลปวาล์วและบอลวาล์ว หลายประเภทและจำนวนมาก ดังนั้นวาล์วไทเทเนียมจึงกลายเป็นตัวเลือกที่ดี เพิ่มความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในการใช้งาน โดยทั่วไป เนื่องจากการกัดกร่อนของยูเรีย วาล์วที่ทางออกและทางเข้าของหอสังเคราะห์ยูเรียจึงสามารถตอบสนองอายุการใช้งาน 1 ปีและถึงข้อกำหนดการใช้งานแล้ว องค์กรต่างๆ เช่น Shanxi Lvliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant และ Henan Lingbao Fertilizer Plant ได้พยายามหลายครั้ง และท้ายที่สุดก็เลือกวาล์วตรวจสอบแรงดันสูงไทเทเนียม H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 และฉนวน หยุดวาล์ว BJ45WA-25R-100, 125 ฯลฯ สำหรับการนำเข้าหอสังเคราะห์ยูเรียซึ่งมีอายุการใช้งานมากกว่า 2 ปี แสดงให้เห็นความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี [9] ลดความถี่และค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนวาล์ว

การใช้โลหะผสมไทเทเนียมหล่อในตลาดวาล์วไม่ได้จำกัดอยู่เพียงอุตสาหกรรมที่กล่าวมาข้างต้น แต่มีการพัฒนาที่ดีในด้านอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น โลหะผสมไทเทเนียมหล่อแบบใหม่ Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si ที่พัฒนาขึ้นในญี่ปุ่นมีข้อดีหลายประการ เช่น ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงของการคืบสูง และความต้านทานการสึกหรอที่ดี เมื่อใช้ในวาล์วไอเสียด้านหลังของเครื่องยนต์ยานยนต์ จะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของเครื่องยนต์และยืดอายุการใช้งานได้

- อุตสาหกรรมอื่นๆ
เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้โลหะผสมไทเทเนียมแบบหล่อในอุตสาหกรรมวาล์ว การใช้งานอื่น ๆ ของโลหะผสมไทเทเนียมแบบหล่อนั้นมีความหลากหลายมากกว่า โลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดการกัดกร่อน เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเคมี ในอุตสาหกรรมเหล่านี้ อุปกรณ์ขนาดใหญ่จำนวนมากที่ต้องการการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น ปั๊มปริมาตร เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอมเพรสเซอร์ และเครื่องปฏิกรณ์ จะใช้การหล่อไทเทเนียมที่ทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งเป็นความต้องการของตลาดมากที่สุด ในด้านการแพทย์ เนื่องจากไทเทเนียมเป็นโลหะที่ปลอดภัย ปลอดสารพิษ และปราศจากโลหะหนักที่ได้รับการยอมรับทั่วโลก อุปกรณ์ช่วยเหลือทางการแพทย์จำนวนมาก ขาเทียมของมนุษย์ และอื่นๆ จึงทำจากโลหะผสมไทเทเนียมหล่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเวชศาสตร์ทันตกรรม การหล่อฟันเกือบทั้งหมดที่ทดลองใช้นั้นทำจากไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมและโลหะผสม Ti-6Al-4V ซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี คุณสมบัติทางกล และความต้านทานการกัดกร่อน ในทางกลับกัน เนื่องจากข้อดีของความหนาแน่นต่ำและประสิทธิภาพที่ดีของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์กีฬาหลายประเภท เช่น ไม้กอล์ฟ หัวลูกเทนนิส ไม้เทนนิส ไม้แบดมินตัน และอุปกรณ์ตกปลา สินค้าที่ผลิตจากวัสดุดังกล่าวมีน้ำหนักเบา มีการประกันคุณภาพ และได้รับความนิยมอย่างมากจากประชาชนทั่วไป ตัวอย่างเช่น โลหะผสมไทเทเนียม SP-700 ใหม่ที่พัฒนาโดย Japan Steel Pipe Company (N104) ถูกใช้เป็นวัสดุพื้นผิวสำหรับหัวกอล์ฟซีรีส์ 300 ของ Taylor ซึ่งขายดีที่สุดในตลาดกอล์ฟทั่วโลก นับตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 โลหะผสมไททาเนียมหล่อได้ค่อยๆ ก่อตัวเป็นอุตสาหกรรมและขยายขนาดในสาขาต่างๆ เช่น ปิโตรเคมี การบินและอวกาศ ชีวการแพทย์ อุตสาหกรรมยานยนต์ และการกีฬาและสันทนาการ ตั้งแต่การสำรวจเบื้องต้นไปจนถึงการส่งเสริมและพัฒนาอย่างแข็งขันในปัจจุบัน