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钛在压力容器、罐和箱等钛设备的设计要点

发布日期:2018-09-28 作者: 点击:

钛设备

钛在压力容器、罐和箱等钛设备的设计要点

随着钛在压力容器、罐和箱等方面应用的增加,在考虑材料技术特性及经济效益的基础上,选材有三种基本方法:全钛结构、衬套或衬里用钛及采用钛复合材料(板)。

选用何种材料取决于设计要求、设备的使用状态、所需的材料厚度和相应的加工制造方法以及费用。概括地说,关于压力容器制造,随着操作条件的变化、压力、温度等参数的增加而依次采用全钛、衬套和复合材料结构。爆炸复合板比全钛结构便宜,这一点增加了设计者和制造者对复合板的兴趣。钛板的成本几乎是与其厚度成正比,也就是正比于材料的使用数量。但是爆炸复合板的成本与爆炸连接技术有关,而与钛板厚度关系不大。将钛贴面厚度为2mm的爆炸复合板和全钛板在每平方米价格上作一比较就可以发现,当厚度为20mm时两者价格是一样的。因此,当厚度小于20mm时,全钛板较便宜。当然,还必须考虑到其他几个因素。复合板的所有焊合及内部附件的连接处具有更大的复杂性,因此,实际上的亏盈平衡点对于简单容器来说,厚度要超过20mm,而对复杂容器则更厚才合算。但是超过一定厚度后,由于钛的活性大,使焊接存在着困难,而厚钢板的焊接问题早已解决。

近些年来,衬里容器的设计与制造已有了很大的发展。由于发展初期,钛的成本较高,以碳钢容器内只能衬以尽可能薄的钛。这样,内衬的钛可以抗介质腐蚀,而钢的外壳承受需要的压力。这种薄衬里结构已经被证明,在工作温度稍高于室温及不涉及真空的较低压力下使用是令人满意的。

对于压力高达200*105pa和温度高达200℃的大直径反应容器,薄层技术就不适用了,而要选取其他的结构。

一种常被人们选择的方法是,衬里容器用钛作为内容器,其材料厚度为5mm,以使它能支撑自重,并能在两侧完全焊接以确保具有较高的焊接完整性。这一容器经过充分试验和检查后,以两半形式制作碳钢或低合金钢外壳,并按钛容器的外径加工钢壳内表面,以获得配合界面。这两半钢壳装配到钛容器上,然后沿钢容器的纵缝进行焊接,再焊上容器的端面,最后合成的是一个在钢外壳里有一个预应力钛壳的容器,其操作压力和温度分别可为30*155pa和180℃。

在苛刻条件下使用的容器可用钛复合板制造,这种材料是用爆炸连接技术生产 的,金属之间的剪切强度为200~275MPa。钛复合板的对接焊是撕去复合板背后复合层,进行正常的钛钢焊接,然后用钛板搭接。但是在搭接之前必须把搭板在复合板上搞平。显然不能把钛叠在钢板上焊接,因为这两种材料是不相容的。但是可以把钛焊到银上,因为银和钛及铁都是相容的。

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