钛材设备制造基础知识

钛材压力容器制造要点1前言钛材是一种新型金属材料，具有较高的强度、较小的密度(仅为碳钢的60%)、优良的耐腐蚀性能以及良好的工艺性能，今后将日益广泛地用于制造耐腐蚀的石油化工设备。

2组装及加工2.1前期准备(1)专门划分一块钛材设备制造区域，严禁与碳钢设备混堆、接触，工作场地必须铺设橡胶板。

(2)材料要入库妥为保管，禁止露天堆放。

同时设置几个钛材专用的边角余料箱，将边角料分类回收。

(3)自行设计、制造所需的专用机具、胎具等。

其中多层螺旋盘管弯制机不但解决了钛材盘管的煨弯难题，还荣获国家专利，专利号为92 2 338574；其它设备如剪板机、刨边机、滚板机等要保持清洁，防止油污、铁屑、辊子上的缺陷等损伤钛材表面。

(4)参加钛材设备制造的人员，着装应符合要求，工作服、手套要整洁，不允许穿带铁钉的鞋，并且尽量避免在钛板上走动。

2.2划线与落料钛材对缺陷的敏感性很强，因此禁止用铁锤击打钛材表面或打样冲或钢印，禁止用墨汁或油漆书写有关标记。

钛材还易受铁、油污等的污染，下料切割后须用砂轮机将污染部位打磨干净，因此划线时要适当多留一些加工余量，一般以10～20mm为宜。

采用剪板、砂轮机或等离子弧切割落料。

采用等离子弧切割时，为防止飞溅损伤钛板，应在钛板表面涂刷白垩粉。

2.3加工坡口对板材要求在刨边机上刨出坡口，对管材要求在车床上车出坡口，坡口均为V型，较长的板在刨边过程中容易产生挠曲、被撕裂的现象。

为了解决这些问题，我们用槽钢压紧刨削端，以增大刨边机对板材的压紧力，同时减小板材伸出刨边机的长度(由常规的50mm减为30mm)，以增大其刚度，再调整好刀具的刃倾角，并采用低速和小的进刀量切削，结果坡口光亮如镜，比碳钢及不锈钢坡口的粗糙度要低得多。

注意在钛材刨边过程中不能中途停止进刀，否则容易引起切削表面硬化，同时钛材刨边时磨刀及更换刀具也比碳钢及不锈钢频繁。

2.4卷板钛板在卷制时，板材回弹量要比碳钢及不锈钢大，致使点焊比较困难。

1 前言在某种腐蚀条件下，钛具有比不锈钢、铝、铜有更优良的耐蚀性[1]。

虽然造价比不锈钢设备高，但在一定条件下，钛制设备使用可靠性高，寿命长，因此钛得到了广泛的应用。

我国使用钛材制造化工设备已有40多年历史。

但是，钛制化工设备尤其钛-钢复合板制化工设备，比钢制化工设备在技术上有更多难度，积累经验也少得多，因此，对于钛-钢复合板制化工设备的设计、制造，备受关注。

钛-钢复合板制化工设备中用量最多的是容器，而且是压力容器。

一般情况下，当操作压力和温度（200℃以上）较高时，压力容器的封头和全部筒节均用钛-钢复合板制造，就是常说的钛-钢复合板压力容器。

2 钛-钢复合板生产方法按照目前复合板生产技术，钛-钢复合板生产方法允许使用轧制法、爆炸法、爆炸-轧制法三种方法。

压力容器钛-钢复合板常用的是爆炸法。

3 压力容器用钛-钢复合板级别3.1 压力容器用钛-钢爆炸复合板分为1级、2级、3级。

3.2 1级复合板，未结合率0%，用于过渡接头、法兰等高结合强度，且不允许不结合区存在；2级复合板，未结合率≤2%，是将钛材作为强度设计材料或特殊用途的复合板，如管板等；3级复合板，未结合率≤5%，是将钛材作为耐蚀设计，而不考虑其强度的复合板。

4 压力容器用钛-钢复合板材料主要技术规定4.1 覆材符合GB/T3621 钛及钛合金板材中的TA0、TA1、TA2、TA9、TA10。

4.2 基材符合4.2.1 GB713 锅炉和压力容器用钢板，如Q245R和Q345R；4.2.2 GB24511 承压设备用不锈钢钢板及钢带，如S30408；4.2.3 GB3531 低温压力容器用低合金钢钢板，如16MnDR；4.2.4 NB/T47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件，如16Mn；4.2.5 NB/T47009 低温承压设备用低合金钢锻件，如16MnD；4.2.6 NB/T47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件，如S30408。

钛制容器的制造要求化工容器能否高效，安全的运行，制作质量是很重要的一环，尤其是钛制设备。

钛对表面缺陷敏感性很大，忌讳表面有缺陷。

而钛的摩擦系数大，化学活性高，在加工制造过程中表面又极易受划伤和污染。

使用不合理的工具，工作场地，与其它金属接触等，都会对钛的耐腐蚀性和机械性能有极大的影响。

钛的焊接变形大，校形困难；钛在冷加工时易产生裂纹，弯曲变形时，弹性回弹量大，不易得到正确的现状；其冷作硬化倾向的强化程度随变形速度而加剧；变形速度对加工零件的迹极限程度和质量都有很大的影响。

更不利的是钛设备不易返修好，有时会有越返修效果越差的情况，针对钛材的这些特性，必须对原材料，制造，装配，检验方法提出要求。

以下为根据相关标准而提出的几点制造要求：1、钛制压力容器及其受压元件的制造必须有专用的制造车间和专用的工装，不得与黑色金属制品或其它产品混杂生产。

2、工作场地要保持清洁，干燥，严格控制灰尘。

3、加工成型设备和焊接设备，应满足钛制金属的需要，必须严格控制表面机械损伤和飞溅物4、用于钛加工的专用工具应专门保管，尽量避免使用铁和碳钢工具，特别是钢丝刷。

5、卷板机滚圆表面应清理干净，或在卷板时在钛板上垫一层薄镀锌铁皮或不锈钢薄板或塑料薄膜保护钛板表面。

当钛件不加工时，则用塑料袋或塑料布包盖好。

6、所有参加钛加工的人员应经过培训考试，持证上岗。

并穿戴好洁净的工作服、手套、橡胶鞋或软底鞋，以免划伤钛材表面。

7、钛制压力容器的施焊必须由考试合格的焊工承担。

焊工考试应遵循国家相关标准。

8、在钛材上划线应尽量采用金属铅笔，若在以后的加工工序中能消除的部分允许打样冲眼。

钛复合板的划线应在基板上进行。

9．钛板和钛复合板可以用火焰切割、等离子切割、冲剪或机加工等方法下料。

当采用火焰或等离子切割时要避免火花落在钛板表面。

下料时，钛复合板应背向火焰，复合板离地高度不低于300mm10、焊接接头的坡口面必须用机加工方法加工。

其表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

钛及钛合金金基本知识一.钛的应用我们现在在这工作的每一个人对钛都有一个初步的认识，都知道钛是一种比重轻，耐腐蚀，耐热性好等许多优良性能，被誉为“未来金属”“二十一世纪金属”是具有发展前途的新型结构材料。

它有类是铝材的金属色泽，大家也解了一些钛材的有关知识。

咱们先从海绵钛谈起，我国的钛矿储量是世界已探明储量的64%左右，从矿石工业类型上看，我国钛资源主要是原生钒钛磁铁矿岩矿，其次是外生钛铁矿沙矿，第三是金红石岩矿，第四是金红石沙矿，我国钛精矿产能只要分布在四川攀枝花，海南，广西，攀枝花是我国最大的钛精矿供应基地，占中国市场的90%以上。

钛资源主要用来生产钛白，金属钛（海绵钛），含钛钢以及钛焊丝和涂料。

海绵钛主要是通过镁还原和钠还原（蒸馏法）二种方法，其它方法还没有工业化生产。

2008年底，中国海绵钛产量达到6万吨，居世界第一。

钛加工材2.7万吨左右，宝钛2008年钛加工材1.1万吨。

钛锭生产约5万吨。

宝钛只占1/5多。

在中国化工用钛是第一大户，占全国用钛量的44%左右，航空航天占17%左右，体育休闲领域的用钛量为16%，排行第三。

（据2007年统计）。

在美国欧洲，钛材主要用于航空航天领域，约占60%，在日本，钛材主要用于化工.电力等领域，约占50%。

而在中国，主要应用于化工.体有休闲等领域，约占70%。

国外主要钛材生产企业有美国钛金属，Timet,RTI国际金属公司，Allegheny，日本的神户制铁.住友钛和新日铁。

俄罗斯的VSMPO-AVISMA。

钛棒是怎样加工出来的，以前我们没有接触钛的时候，对钛都有一种神秘的感觉。

的确，钛是一种新兴的金属，在20世纪如果说到钛，我们无论老少很多人会感到很陌生，不要说全国，就是咱们宝鸡号称是中国钛城，知道钛的人也不是很多。

所以把钛称作稀有金属，曾经成立的中国稀有稀土集团中就有宝钛集团和遵义钛业的身影，其实钛元素在地球上并不是一个稀缺元素，在所有元素中排行老十，之所以把它排入稀有金属，主要是冶炼困难，工艺复杂，造成生产成本高，所以市场售价就高。

机械制造基础重要知识点影响合金充型能力的主要因素有哪些？1.合金的流动性2.浇注条件3.铸型条件简述合金收缩的三个阶段液态收缩：从浇注温度冷却到凝固开始温度的收缩即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩2。

凝固收缩:从凝固开始温度冷却到凝固终止温度的收缩即熔融金属在凝固阶段的体积收缩3.固态收缩：从凝固终止温度冷却到室温的收缩,即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。

热应力：是由于铸件壁厚不均，各部分收缩收到热阻碍而引起的。

简述铸铁件的生产工艺特点灰铸铁:目前大多数灰铸铁采用冲天炉熔炼,主要采用砂型铸造.球墨铸铁：球墨铸铁是经球化，孕育处理而制成的石墨呈球状的铸铁.化学成分与灰铸铁基本相同。

其铸造工艺特点可生产最小壁厚3～4mm的铸件，长增设冒口和冷铁,采用顺序凝固,应严格控制型砂中水分和铁液中硫的含量。

可锻铸铁:可锻铸铁是用低碳，低硅的铁液建筑白口组织的中间毛坯，然后经长时间高温石墨化退火,是白口铸铁中的渗碳体分解成团絮状石墨，从而得到由絮状石墨和不同基体组织的铸铁.蠕墨铸铁:其铸造性能具有比灰铸铁更高的流动性,有一定的韧性，不宜产生冷裂纹,生产过程与球墨铸铁相似，一般不热处理.缩孔的形成：缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位，有时在机械加工中可暴露出来. 缩松的形成:形成缩松的基本原因坏人形成缩孔相同,但条件不同。

按模样特征分类:整模造型：造型简单，逐渐精度和表面质量较好；分模造型：造型简单，节约工时；挖沙造型：生产率低，技术水平高；假箱造型：底胎可多次使用，不参与浇注；活块造型：启模时先取主体部分，再取活动部分；刮板造型：节约木材缩短生产周期，生产率低,技术水平高，精度较差.按砂箱分类：两箱造型：操作方便；三箱造型:必须有来年哥哥分型面；脱箱造型:采用活动砂箱造型，合型后脱出砂箱;地坑造型：在地面沙坑中造型，不用砂箱或只有上箱.铸件壁厚的设计原则有哪些?壁厚须大于“最小壁厚”在砂型铸造条件下，各种铸造金属的临界壁厚约等于其自小壁厚的三倍，铸件壁厚应均匀，避免厚大断面。

钛及钛合金材设备安全技术措施钛及钛合金材料因其高强度、优异的耐腐蚀性、高温耐受性等性质，在航空、航天、海洋、化工等行业得到广泛应用。

然而，由于钛及其合金在加工过程中具有易燃、易爆、易反应等特性，给设备安全带来了一定难度。

因此，需要针对钛及钛合金材料，采取相应的安全技术措施，来确保设备的安全运行。

设备安全技术措施钛加工设备钛加工设备要求采用封闭式结构，尽量避免与上下游工序接触。

料斗、喂料装置、输送设备等应采用防爆型结构。

必须在设备上设置安全装置，能及时发现和处理对设备及产生人员伤害的隐患。

设备启、停或异常时，要进行及时报警和切断电源等处理措施。

对于生产工艺上需要用到钛及其合金的气体、液体等物质的，要在设备本体内加装泄压装置，确保工作压力不会超过容器承受压力，从而保障员工的安全。

钛合金储罐对于钛及其合金制作的储罐，应遵循制造标准和技术规范。

要考虑容器结构、壁厚、使用位置、物料性质等因素，做好防火防爆措施，并将钛储罐与其它设备和系统分离，防止因不同物质的交叉作用引发事故。

钛及其合金在氧化性、还原性介质下易发生反应，因此需要严控其空气、水等介质中的氧离子含量。

应按照有关规定进行排氧作业，千万不可随意拆卸容器，以避免和气体、水发生激烈反应，造成爆炸的风险。

炉窑设备钛及其合金热加工通常是在高温条件下进行的。

因此，要选用高温型设备，并加强设备的维护和保养。

设备操作时，需要保证炉缸内部的氧含量不超过1.0%。

操作人员还应注意炉窑门的开合，避免由于门锁故障等原因引起炉内气体的放出，造成爆炸风险。

作业人员钛及其合金材料是高危材料，作业人员的安全防范意识特别重要。

应对作业人员进行专门的技术培训，熟悉钛加工设备和钛合金储罐的性质、结构和安全操作规范。

对于每个工作岗位，应有相应的安全操作规程和应急预案。

同时，作业人员必须严格遵守安全操作规程，配合设备的维护和保养工作。

总结钛及钛合金材料具有广泛的应用前景，但其在加工、储存和运输等方面，存在较多的安全风险。

化工静设备基础知识目录1. 化工静设备基础知识概述 (3)1.1 静设备的定义与分类 (4)1.2 化工静设备的重要性 (4)2. 化工静设备的常见类型 (6)3. 化工静设备的材料选择与要求 (7)3.1 材料的分类 (9)3.2 材料的选择原则 (10)3.3 材料的化学稳定性与机械性能 (11)3.4 材料的焊接与热处理要求 (12)4. 化工静设备的设计与计算 (13)4.1 设计基础 (15)4.2 强度计算 (16)4.3 疲劳与断裂计算 (18)4.4 温度与热应力分析 (19)4.5 振动与噪声控制 (21)4.6 流体动力学分析 (22)5. 化工静设备的制造与安装 (23)5.1 制造工艺 (25)5.2 焊接工艺 (26)5.3 管道安装技术 (27)5.4 设备的吊装与固定 (27)5.5 质量检验与验收 (29)6. 化工静设备的维护与检修 (30)6.1 维护计划与实施 (31)6.2 检修技术与工具 (33)6.3 腐蚀与防护 (34)6.4 故障诊断与修复 (35)7. 化工静设备的环保要求与节能措施 (37)7.1 环保设施的安装与管理 (38)7.2 节能技术与设备更新 (39)7.3 减少废物排放与循环经济 (41)8. 化工静设备的国际标准与规范 (42)8.1 国际标准简介 (43)8.2 各国法规与标准差异 (44)8.3 标准的应用指南 (46)9. 化工静设备的安全管理 (47)9.1 安全规范与操作规程 (48)9.2 风险评估与预防措施 (50)9.3 应急准备与响应 (51)9.4 安全培训与持续改进 (52)10. 化工静设备的未来发展趋势 (54)10.1 高性能材料的应用 (55)10.2 智能化与自动化 (57)10.3 数字化设计与仿真 (58)10.4 可持续发展的设备设计 (59)1. 化工静设备基础知识概述化工静设备是指在化工生产过程中用来储存、混合、分离、过滤、加热冷却等操作的固定设备。

钛（合金）材塑性成形工艺之锻造---乘钒钛文化之风创钒钛产业之都原创邹建新范兴平杨英丽教授等钛（合金）材塑性变形加工的一般工艺流程如图 4.10.2所示，通过塑性变形可以加工出的钛（合金）材品种有：板材、棒材、锻件、管材、带材、型材、箔材、丝材及各种铸件、异型管件、粉末冶金件等等。

钛材塑性成形方法和钢材等一样，也主要采用轧制、挤压、拉伸及锻造等四种基本方法。

在这四个基本方法中，锻造是必不可少的，铸锭的开坯是首先要进行的工序，即钛的每种塑性成形均需首先使用的方法。

其余的几种方法中，轧制用得较多，挤压主要用作管坯及型材的制造，拉伸主要应用在丝材的制备方面。

1. 锻造原理钛的锻造是指在水压机、快段机、汽锤、各种锻造机床上对钛金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，达到改变尺寸、形状及改善组织性能的目的。

用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。

然而，钛及钛合金冷变形困难，所以，在加工钛及钛合金产品时，通常需要经过热加工方法变形成各种坯料和锻件，其中，钛合金的锻造加工是一种应用较普遍的方法。

这是因为锻造不仅可以达到尺寸和形状跟产品接近，而且也能改善钛合金组织从而提高其性能。

根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻造工艺要求的不同，可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。

原本这种温度区域的划分并无严格的界限，一般地讲，在再结晶的温度以上区域的锻造叫热锻，不加热在室温下的锻造叫冷锻，加热到再结晶的温度以下（≤700℃）的锻造叫温锻。

因为钛合金的室温变形抗力大、屈强比高，锻造易开裂，一般不进行冷锻。

图4.10.2 钛材料塑性成形工艺流程图钛合金在700℃以下锻造，氧化皮形成较少，只要控制好温度区间、变形率并保证润滑，700℃以下的温锻可以获得较好的尺寸精度。

热锻时，由于变形能和变形阻力都很小，可以锻造形状复杂的锻件。

坯料在冷锻时要产生变形和加工硬化，使锻模承受高的荷载，因此，需要使用高强度的锻模和采用防止磨损和粘结的硬质润滑膜处理方法。

（1）钛在空气和氧化性，中性水溶液介质中，其表面很易产生致密的氧化钛钝化膜，使钛的电极电位显著正移，大大提高了热力学稳定性。

以钝性系数来表示金属钝化后化学稳定性提高的程度，铁为0.18，镍为0.37，钼为0.49，铬为0.74，铝为0.82，而钛则为2.44。

钛在许多介质中具有比不锈钢、铝等好得多的耐蚀性。

（移动式容器还利用了钛比重轻、比强度高的特性）（2）钛不存在像铁素体钢那样的低温脆性问题，钛可以用做温度低至-269度的低温容器,但由于奥氏体不锈钢,铝,铜,等也可以用做低温容器,且比钛便宜,因此钛实际上很少用于低温固定式容器,在航空、航天中钛用做移动式低温容器，重要是利用了钛的高比强度、重轻量的特点。

（3）在海水、盐水等含氯介质中，碳素钢，低合金钢，一般不锈钢，铝耐蚀性均不好，而钛具有独特优异的耐蚀性，约有50%的钛容器用于抗含氯介质的腐蚀。

（4）由于钛的耐蚀性是由于表面氧化膜所致，因此一般的工业纯钛和钛合金在高温盐酸等强还原性介质中不耐蚀。

Ti-32Mo可耐盐酸腐蚀，但其塑性和工艺性能差，尚未列入压力加工钛材标准，也未列入本标准中作为容器用钛。

（5）钛在一定条件下的发烟硝酸、干氯气、甲醇、三氯乙烯、液态四氧化二氮，熔融金属盐，四氯化碳等介质可能产生燃烧、爆炸或应力腐蚀，使钛容器产生恶性事故，钛容器对这些介质应回避或慎用。

（6）在温度超过500度的纯氧或温度超过1200度的空气中，钛会燃烧，因此钛容器不得在接触空气和氧的情况下接触明火，以避免钛容器燃烧。

（7）钛材和钛容器一般不要求考核冲击韧性。

（8）钛的用途主要有两类。

一为航空中用于超音速飞机等。

主要用其高的比强度。

主要牌号为Ti-6Al-4V ，另一为用于民用工业，主要用其优异的耐蚀性，主要牌号为工业纯钛。

我国90%以上的钛用于民用工业，民用工业用钛中约有3/4用于容器（包括换热器）因此我国容器用钛在钛工业中占举足轻重的位置。

容器用钛的确定1 、容器用钛和钢一样，必须满足容器制造和使用的基本要求，即制造中便于条形和焊接，使用时能安全承载。