exigences structurelles pour les récipients entièrement en titane

Tout récipient en titane

   Le conteneur entièrement en titane fait référence aux pièces principales, telles que la coque, la tête et le tube de connexion, sont en titane. Les pièces mineures peuvent être en non-titane. Par exemple, la bride desserrée et ses boulons de connexion peuvent également être en acier au carbone.

L'épaisseur minimale de la coque du conteneur entièrement en titane est de 2 mm. La considération principale est de répondre aux exigences du procédé de soudage pour l'épaisseur et d'assurer les tolérances géométriques lors de la fabrication, de répondre aux exigences de rigidité requises dans les procédés de fabrication, de transport et de levage; et pour économiser le titane, réduire les coûts.

  Principe de sélection du design

  Étant donné que la résistance mécanique du matériau en titane diminue considérablement lorsque la température est supérieure ou égale à 200 ° C et que le module d'élasticité du titane est faible, la structure entièrement en titane ne convient pas aux applications à haute température, haute pression ou moyenne pression et gros équipement.

   La température admissible des récipients sous pression entièrement en titane ne doit pas dépasser 250 ° C, et il est considéré qu'il est plus économique d'utiliser des structures entièrement en titane pour les récipients de petite et moyenne taille dont la pression est de 0,5 MPa et la température est inférieure à 150 ° C . Compte tenu des coûts d'investissement, lorsque l'épaisseur est supérieure à 13 mm, l'utilisation de titane pur peut être non rentable.

  Exigences structurelles

   Bien que la conception structurelle du conteneur entièrement en titane soit quelque peu similaire à celle de l'acier inoxydable, en raison des propriétés spéciales du titane lui-même, il a sa propre spécificité dans la conception et le traitement. Par conséquent, les points suivants doivent être pris en compte dans la conception structurelle:

  1) Lors de la conception de la structure de soudage, la pièce de soudage doit être pratique pour le fonctionnement de l'outil de soudage à l'arc à l'hydrogène, et toutes les zones de joint de soudage à haute température (au-dessus de 400 ℃) peuvent être efficacement protégées.

  Le titane peut se combiner avec presque tous les éléments à l'état fondu, une protection spéciale doit donc être prise pendant le soudage et le travail à chaud. Afin d'atteindre des objectifs de protection efficaces, la forme structurelle des pièces doit être simple et l'ouverture du tuyau sur la coque doit être aussi perpendiculaire que possible à l'axe de la coque, de sorte que le dispositif de protection soit facile à fabriquer et l'effet de protection est meilleur.

   2) Évitez strictement la structure soudée d'acier et de titane. Étant donné que le fer et d'autres métaux fondus dans la soudure de titane formeront un composé métallique intermédiaire dur et cassant, ce qui réduit considérablement la plasticité de la soudure, sauf pour le soudage et le brasage explosifs, le titane et l'acier ne peuvent pas être soudés.

  3) Le dégagement des bords émoussés des joints soudés bout à bout doit être approprié. L'espace de bord émoussé du joint soudé bout à bout de tous les récipients sous pression en titane est plus petit que celui de l'acier. Cela est dû au point de fusion élevé du titane, à une mauvaise conductivité thermique, à une faible capacité thermique, à une grande résistivité et à une grande fluidité du métal du bain de fusion.

  4) La conception de la cuve en titane doit assurer la continuité de la structure et la transition en douceur des joints soudés, et essayer d'éviter la concentration des contraintes.

  5) Le pliage et le bridage des pièces en titane doivent utiliser un rayon de courbure plus grand (par rapport à l'acier), et un taux d'expansion plus petit doit être utilisé lors de l'expansion du tube.

6) Le titane pur industriel est sujet à la corrosion caverneuse dans certains milieux. Lors de la conception et de la manipulation de conteneurs en contact avec ces milieux, essayez d'éviter les crevasses et les zones de stagnation, et utilisez des alliages de titane résistant à la corrosion caverneuse (comme l'alliage de titane-palladium) ou un revêtement.

7) Lors de la conception et de la manipulation de conteneurs en contact avec des milieux corrosifs conducteurs, s'il s'avère que le contact entre le titane et d'autres métaux peut provoquer une corrosion galvanique, des mesures doivent être prises sur la structure (comme l'utilisation d'un troisième matériau comme couche de transition) ou adoptez la protection d'anode.

   8) Lors de la conception d'équipements sujets à la corrosion, le débit du milieu corrosif doit être inférieur au débit critique et essayer d'éviter les changements brusques du débit ou de la direction du débit; ou installer des chicanes de protection aux endroits sujets à la corrosion et à l'abrasion.

①Lorsque le milieu est corrosif ou abrasif et ρv2> 740kg / (m · s2) ou le milieu est non corrosif ou non abrasif, mais ρv2> 2355kg / (m · s2) (ρ est la densité du milieu, kg / m3, v est le matériau lorsque la vitesse linéaire d'écoulement, m / s), la plaque anti-récurage doit être installée à l'entrée du matériau.

  ②Lorsque le milieu corrosif pénètre dans l'équipement le long de la direction tangentielle, ou que le tuyau d'entrée fait face à la paroi de l'appareil et que la distance entre eux est inférieure à deux fois le diamètre extérieur du tuyau, une plaque de protection doit être fournie. 

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