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钛合金强势来袭!石油化工行业的变革密码

钛合金在石油化工中应用的几个特性

钛是一种新型金属,它的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高。目前被广泛应用于石油化工业中,那么钛合金的特性主要体现在哪些方面呢?

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一、较低的密度可以显著降低管柱载荷,特别超深石油井管。

二、较高的强度包括:伸强度、蠕变强度、疲劳强度等。

三、优良的耐腐蚀性能,耐海水腐蚀性能优良。

四、较宽的使用温度范围,常规钛合金使用温度从零下269 ℃至零上600 ℃。

五、较大的弹性变形能力,钛合金的屈服强度高而弹性模量(E)低,因此很适宜做弹簧等零件,更重要的是适用于大位移水平井。

六、较低的膨胀系数, 这一特性使石油装备更适应温度的变化和减少结构件的内应力。

七、无磁性,适应各种装备中一些检测、通讯、控制手段正常使用的要求。

八、较好的加工工艺性能,钛合金通常具有良好的铸、锻、焊、3D打印等工艺性能,这往往是各种工程选材过程中能否胜出的重要因素。

钛合金管、法兰、各种螺栓配件等目前在石油行业的应用越来越广泛,随着钛各种工艺和技术的改进和提高,各种钛合金材质油套管等设备也会越来越广泛应用。

强度

钛合金Ti-6Al-4V

不锈钢18-8

铝合金

抗拉强度/MPa

960

608

470

屈服强度/MPa

892

255

294


钛板、钛合金板在石化工业中的应用功能

钛合金板、钛板在石油化工机械制造工业中主要用来制造各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。钛可用作钛阴极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置。钢的硬度高于钛板,但钛合金的比强度即抗拉强度却高于优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性,故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造自动步枪,迫击炮座板及无后座力炮的发射管。

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1、记忆功能

钛-镍合金在一定环境温度下具有单向、双向和全方位的记忆效应,被公认是较佳记忆钛合金。在工程上做管接头用于战斗机的油压系统;石油联合企业的输油管路系统;直径0.5mm丝做成的直径500mm抛物网状天线用于宇航飞行器上;在医学工程上用于制作鼾症治疗;钛板制成螺钉用于骨折愈合等。上述应用均获得了明显效果。

2、超导功能

铌-钛板在温度低于临界温度时,呈现出零电阻的超导功能。

3、贮氢功能

钛-铁合金具有吸氢的特性,把大量的氢安全的贮存起来,在一定的环境中又把氢释放出来。这在氢气分离、氢气净化、氢气贮存及运输、制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面应用很有前途。

钛板的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是较好的白色颜料,俗称钛白。以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强,不易起化学变化,永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。


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