全チタン容器の構造要件

オールチタンコンテナ

   オールチタンコンテナとは、シェル、ヘッド、接続チューブなどの主要部品がチタン製であることを指します。マイナーな部分は非チタンで作ることができます。たとえば、ルーズフランジとその接続ボルトも炭素鋼で作ることができます。

オールチタン製のコンテナシェルの最小厚さは2mmです。主な考慮事項は、厚さの溶接プロセスの要件を満たし、製造中の幾何公差を確保し、製造、輸送、および巻き上げプロセスで必要な剛性要件を満たすことです。チタンを節約するために、コストを削減します。

  デザイン選択原理

  チタン材料の機械的強度は、温度が200°C以上になると大幅に低下し、チタンの弾性率が低いため、全チタン構造は、高温、高圧、または中圧の用途には適していません。大型機器。

   全チタン製圧力容器の許容温度は250℃を超えてはならず、圧力が0.5MPa、温度が150℃以下の中小型容器には全チタン構造を使用する方が経済的であると考えられます。 。投資コストを考慮すると、厚さが13mmを超える場合、純チタンの使用は不経済になる可能性があります。

  構造要件

   オールチタン製の容器の構造設計はステンレス鋼と多少似ていますが、チタン自体の特殊な特性により、設計と加工に独自の特徴があります。したがって、構造設計では次の点に注意する必要があります。

  1)溶接構造を設計する際には、溶接部が水素アーク溶接工具の操作に便利であり、高温(400℃以上)でのすべての溶接接合部を効果的に保護できる必要があります。

  チタンは溶融状態のほとんどすべての元素と結合する可能性があるため、溶接および熱間加工中は特別な保護を行う必要があります。効果的な保護目的を達成するために、部品の構造形状は単純であり、シェルのパイプの開口部はシェルの軸にできるだけ垂直である必要があります。これにより、保護器具の製造が容易になり、保護効果が優れています。

   2)鋼とチタンの溶接構造は厳しく避けてください。チタン溶接部で溶​​けた鉄やその他の金属は、硬くて脆い中間金属化合物を形成し、爆発圧接とろう付けを除いて、溶接の可塑性を大幅に低下させるため、チタンと鋼は溶接できません。

  3)突合せ溶接継手の鈍いエッジクリアランスが適切である必要があります。すべてのチタン圧力容器の突合せ溶接継手の鈍いエッジギャップは、鋼のそれよりも小さい。これは、チタンの融点が高く、熱伝導率が低く、熱容量が小さく、抵抗率が大きく、溶融池の金属の流動性が大きいためです。

  4)チタン容器の設計では、構造の連続性と溶接継手のスムーズな移行を確保し、応力集中を回避するようにしてください。

  5)チタン部品の曲げとフランジングは、(鋼と比較して)より大きな曲げ半径を使用する必要があり、チューブを拡張するときはより小さな拡張率を使用する必要があります。

6)工業用純チタンは、一部の媒体で隙間腐食が発生しやすい傾向があります。これらの媒体と接触する容器を設計および取り扱うときは、隙間や停滞領域を避け、隙間の耐食性チタン合金(チタン-パラジウム合金など)またはコーティングを使用するようにしてください。

7)導電性腐食媒体と接触する容器を設計および取り扱う際に、チタンと他の金属との接触がガルバニック腐食を引き起こす可能性があることが判明した場合は、構造に対策を講じる必要があります(遷移層として第3の材料を使用するなど)。アノード保護を採用します。

   8)腐食しやすい装置を設計する場合、腐食性媒体の流量は臨界流量よりも低くする必要があり、流量または流れ方向の突然の変化を避けるようにしてください。または、腐食や摩耗が発生しやすい場所に保護バッフルを設置します。

①媒体が腐食性または研磨性で、ρv2> 740kg /(m・s2)または媒体が非腐食性または非摩耗性であるが、ρv2> 2355kg /(m・s2)(ρは媒体の密度、kg / m3、vは材料です。流れの線速度(m / s)の場合、研磨防止プレートを材料の入口に取り付ける必要があります。

  ②腐食性媒体が接線方向に装置に侵入する場合、または入口パイプが装置の壁に面していて、それらの間の距離がパイプの外径の2倍未満の場合は、保護プレートを設ける必要があります。 

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