常温时,工业纯钛的拉伸曲线段有明显的物理屈服现象,条件屈服强度非常接近于抗拉强度,屈服强度如0与抗拉强度的比值随强度增加而增加,抗拉强度在390MPa左右时,屈强比为0.75;而抗拉强度在680MPa左右时,屈强比则为0.85,因此在设计钛设备时应按照屈强比在选择安全系数。 钛和不锈钢一样容易发生粘连,因此未经特殊处理的钛不宜翻造承受磨擦的转动部件,否则它们会因为擦伤或咬死而速度报废。 钛的攻丝是比较困难的,这里是因为丝锥中有限的切屑沟和钛的严重粘着的作用,均导致丝锥断裂。因此,在设计钛设备时应尽可能的避免盲孔或过长的通孔,而且要适当放松配台等级。
目前,钛反应釜主要可以分为纯钛反应釜,复合钛反应釜,衬钛反应釜三大类,分别用于不同的工艺环境中。其中复合钛反应釜因为其性能优越,价格较纯钛反应釜低,应用比较广 泛。 反应釜: 由于用户因生产工艺、操作条件不尽相同,夹套加热型式分为电热棒加热、蒸汽加热、导热油循环加热,轴封装置分为填料密封和机械密封,搅拌型式有锚式、浆式、锅轮式、推进式或框式。开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。
钛的弹性模数较低,约为碳钢和不锈钢的1/2,故在较低应力下易产生变形,所以,在设计抗弯曲构建或需要校核刚度的构件时,不能套用钢制件的尺寸。例如,用钛制作塔板支架时,应该按照钛在使用温度下的弹性模数来计算,所需的断面形状较不锈钢或碳钢大,对于钛制管壳式热交换器,为了防止列管产生振动破坏,其折流板或支撑板的间距应比钢之热交换器小得多。 钛的热膨胀系数约为碳钢的2/3,相当于不锈钢的一半,在设计钛衬里设备或者钛列管、不锈钢或碳钢外壳的热交换器时,必须要考虑因膨胀而产生的热应力,这是在设计钛衬里设备时必须注意的。
钛设备的焊接接头设计和其他金属采用的接头形式相似,但钛的导热系数小,熔点低,熔炼钛具有更大的流动性。因此,其纯边间隙比其他金属小,正因为如此,使焊缝在高温区的停留时间长,易造成焊缝区晶粒粗大,魍性降低。所以应采取措施,加速焊缝区的冷却,但冷却过快,又易形成针状的马氏体组织,使焊缝变脆,因此,在设计钛设备时应注意,焊接接头往往是钛制压力容器的相当薄弱环节,应尽可能选用大尺寸的钛板,减少焊缝,避免十字焊缝。
工业纯钛和大多数钛合金本身或相互间是可以焊接的,针对钛制造设备的不同,局部可以采用相应的耐腐蚀合金进行补充焊接,是设备的应用及寿命更加合理。例如在纯钛法兰密封面焊接钛靶合金、钛钼合金等耐蚀合金。既降低了成本费用又起到了防止间隙腐蚀的良好作用,但钛不能与其他金属熔焊,否则易形成脆性的金属间化合物,引起焊缝脆断。所以在需要与其他金属连接时,只能采用牯焊、钎焊、爆炸焊接或螺纹连接。
钛是一种非常活泼的金属,在温度超过400°C时,就开始和空气中的氮、氧等发生化学反应,达到600°C时,反应就更加剧烈.钛与氢,氧和碳反应后,生成的化台物使钛的性能变坏,其硬度和强度升高,而塑性显 著下降.例如,钛在焊接过程中,如果惰性气体保护不好,就会使焊缝中的氧、氮,碳剂量增加,造成焊缝金属的强度和硬度增加而塑性剧烈下降。所以在设计钛设备时,其结构必须简单,减少焊缝应力集中,便于清洗焊缝附近的表面并提供使用惰性气体。保护焊缝背面和正面的条件,同时用工业纯钛和某些钛合金制造的设备,其长期使用温度不能超过350°C,短期和间断使用也应在400°C以下。