Ứng dụng của hợp kim Titan trong ngành van

Hợp kim titan có nhiều ưu điểm như mật độ thấp, độ bền cao, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp, có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như dầu khí, công nghiệp hóa chất, môi trường biển, y sinh, hàng không vũ trụ, công nghiệp ô tô và tàu thủy. . Hợp kim titan đúc thu được bằng cách đúc hợp kim titan thành hình dạng mong muốn, trong đó hợp kim ZTC4 (Ti-6Al-4V) được sử dụng rộng rãi nhất, có hiệu suất xử lý ổn định, độ bền tốt và độ bền gãy (dưới 350oC).

Là thành phần điều khiển chính của các môi trường đặc biệt khác nhau và hệ thống vận chuyển đường ống trung bình chất lỏng đặc biệt, van đã trở thành một thành phần quan trọng của nhiều thiết bị trong sản xuất và có thể nói rằng bất kỳ ngành công nghiệp nào cũng không thể thiếu van. Do các yêu cầu về môi trường, nhiệt độ và môi trường khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau, việc lựa chọn vật liệu van là đặc biệt quan trọng và được đánh giá cao. Van dựa trên hợp kim titan và hợp kim titan đúc có triển vọng rộng rãi trong lĩnh vực van nhờ khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, hiệu suất nhiệt độ cao và thấp và độ bền cao.

Các ứng dụng

- Hàng hải
Môi trường làm việc của hệ thống đường ống nước biển cực kỳ khắc nghiệt và hiệu suất của van biển ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và hiệu suất tổng thể của hệ thống đường ống. Ngay từ những năm 1960, Nga đã bắt đầu nghiên cứu hợp kim titan cho tàu thủy và sau đó phát triển chúng để sử dụng trên biển. Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đường ống của tàu quân sự, bao gồm van cầu, van một chiều, van bi, với nhiều chủng loại khác nhau. và một số lượng lớn các ứng dụng; Đồng thời, van titan cũng được sử dụng trong hệ thống đường ống tàu dân sự. So với các hợp kim đồng, thép, v.v. đã sử dụng trước đây, các thử nghiệm thoát nước tiếp theo cũng cho thấy việc sử dụng hợp kim titan đúc có độ tin cậy cao về nhiều mặt như độ bền kết cấu và khả năng chống ăn mòn, đồng thời tuổi thọ sử dụng đã được kéo dài hơn rất nhiều, từ từ 2-5 năm ban đầu đến hơn hai lần, điều này đã thu hút sự chú ý rộng rãi của mọi người. Van bướm ba lệch tâm do Viện nghiên cứu đóng tàu Trung Quốc 725 ở Lạc Dương, Trung Quốc cung cấp cho một mẫu tàu nhất định là sự thay đổi trong sơ đồ thiết kế và lựa chọn vật liệu trước đây, sử dụng Ti80 và các vật liệu khác làm thân chính, kéo dài tuổi thọ của tàu. van kéo dài hơn 25 năm, nâng cao độ tin cậy và tính thực tế của các ứng dụng sản phẩm van, đồng thời lấp đầy khoảng trống kỹ thuật ở Trung Quốc.

- Hàng không vũ trụ
Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, hợp kim titan đúc cũng hoạt động tốt nhờ khả năng chịu nhiệt và độ bền tuyệt vời. Cũng trong những năm 1960, American Airlines lần đầu tiên thử đúc titan. Sau một thời gian nghiên cứu, vật đúc bằng hợp kim titan đã chính thức được áp dụng trên máy bay từ năm 1972 (Boeing 757, 767, 777, v.v.). Không chỉ có một số lượng lớn vật đúc hợp kim titan có cấu trúc tĩnh được sử dụng mà chúng còn được sử dụng ở những vị trí quan trọng, chẳng hạn như điều khiển van trong các hệ thống đường ống quan trọng. Các loại van thường được sử dụng bao gồm van an toàn, van kiểm tra, v.v., giúp giảm chi phí sản xuất máy bay, tăng độ an toàn và độ tin cậy, trong khi đó, do mật độ và trọng lượng của hợp kim titan tương đối nhỏ so với các hợp kim khác, chỉ bằng khoảng 60% trọng lượng. cùng một loại thép cường độ, ứng dụng rộng rãi của nó có thể thúc đẩy máy bay di chuyển đều đặn theo hướng cường độ cao và trọng lượng nhẹ. Hiện nay, van hàng không vũ trụ chủ yếu được sử dụng trong nhiều hệ thống điều khiển như khí nén, thủy lực, nhiên liệu và bôi trơn, phù hợp hơn với môi trường có khả năng chống ăn mòn và nhiệt độ môi trường cao. Chúng là một trong những thành phần quan trọng của phương tiện hàng không vũ trụ, động cơ và các bộ phận khác. Van truyền thống thường yêu cầu thay thế theo từng giai đoạn và thậm chí có thể không đáp ứng được nhu cầu. Đồng thời, với sự mở rộng nhanh chóng của thị trường van hàng không vũ trụ, van titan cũng ngày càng chiếm thị phần nhờ hiệu suất vượt trội.

- Công nghiệp hóa chất
Van hóa học thường được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao, chống ăn mòn và chênh lệch áp suất lớn. Vì vậy, việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng cho ứng dụng của ngành hóa chất van. Ở giai đoạn đầu, thép cacbon, thép không gỉ và các vật liệu khác được lựa chọn chủ yếu, sau khi sử dụng có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn, cần phải thay thế và bảo trì. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ đúc hợp kim titan và hiệu suất vượt trội của nó dần được phát hiện, van titan cũng đã xuất hiện trong mắt mọi người. Lấy đơn vị sản xuất axit terephthalic tinh khiết (PTA) trong ngành sợi hóa học làm ví dụ, môi trường làm việc chủ yếu là axit axetic và axit hydrobromic, có tính ăn mòn mạnh. Có gần 8000 loại van, trong đó có van cầu và van bi, có nhu cầu sử dụng, với chủng loại đa dạng và số lượng nhiều. Vì vậy, van titan đã trở thành một lựa chọn tốt, tăng độ tin cậy và an toàn khi sử dụng. Nhìn chung, do tính ăn mòn của urê, các van ở đầu ra và đầu vào của tháp tổng hợp urê có thể đáp ứng tuổi thọ sử dụng là 1 năm và đã đạt yêu cầu sử dụng. Các doanh nghiệp như Nhà máy phân bón Shanxi Lvliang, Nhà máy phân bón Tengzhou Sơn Đông và Nhà máy phân bón Henan Lingbao đã thử nhiều lần và cuối cùng đã chọn van một chiều áp suất cao van titan H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 và cách nhiệt van chặn BJ45WA-25R-100, 125, v.v. dùng cho tháp tổng hợp urê nhập khẩu, có tuổi thọ sử dụng trên 2 năm, thể hiện khả năng chống ăn mòn tốt [9], giảm tần suất và chi phí thay thế van.

Việc ứng dụng hợp kim titan đúc trên thị trường van không chỉ giới hạn ở các ngành công nghiệp nêu trên mà còn có sự phát triển tốt ở các khía cạnh khác. Ví dụ, hợp kim titan đúc mới Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si được phát triển ở Nhật Bản có nhiều ưu điểm như mật độ thấp, độ bền rão cao và khả năng chống mài mòn tốt. Khi được sử dụng trong van xả phía sau của động cơ ô tô, nó có thể cải thiện hiệu suất an toàn của động cơ và kéo dài tuổi thọ của động cơ.

- Các ngành công nghiệp khác
So với ứng dụng của hợp kim titan đúc trong ngành van, các ứng dụng khác của hợp kim titan đúc có phạm vi rộng hơn. Hợp kim titan và titan có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, điều này có ý nghĩa lớn đối với các ngành có yêu cầu ăn mòn như công nghiệp hóa dầu. Trong các ngành công nghiệp này, nhiều thiết bị lớn yêu cầu sản xuất công nghiệp như máy bơm thể tích, bộ trao đổi nhiệt, máy nén và lò phản ứng sẽ sử dụng vật đúc titan chống ăn mòn, có nhu cầu thị trường lớn nhất. Trong lĩnh vực y học, do titan là kim loại an toàn, không độc hại và không chứa kim loại nặng được công nhận trên toàn cầu nên nhiều thiết bị hỗ trợ y tế, bộ phận giả của con người và các thiết bị khác được làm bằng hợp kim titan đúc. Đặc biệt trong y học nha khoa, hầu hết tất cả các vật đúc nha khoa đã được thử nghiệm đều được làm bằng titan nguyên chất công nghiệp và hợp kim Ti-6Al-4V, có khả năng tương thích sinh học tốt, tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn. Mặt khác, do ưu điểm về mật độ thấp và hiệu suất tốt của hợp kim titan và titan nên chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị thể thao như gậy đánh gôn, đầu bóng, vợt tennis, vợt cầu lông và dụng cụ câu cá. Các sản phẩm làm từ chúng có trọng lượng nhẹ, đảm bảo chất lượng và rất được công chúng ưa chuộng. Ví dụ, hợp kim titan mới SP-700 do Công ty Ống thép Nhật Bản (N104) phát triển được sử dụng làm vật liệu bề mặt cho đầu bóng golf dòng 300 của thương hiệu Taylor, sản phẩm bán chạy nhất trên thị trường golf toàn cầu. Kể từ cuối thế kỷ 20, hợp kim titan đúc đã dần dần hình thành công nghiệp hóa và mở rộng quy mô trong các lĩnh vực như hóa dầu, hàng không vũ trụ, y sinh, công nghiệp ô tô, thể thao và giải trí, từ thăm dò ban đầu đến thúc đẩy và phát triển mạnh mẽ hiện nay.