المتطلبات الإنشائية لجميع الحاويات المصنوعة من التيتانيوم

وعاء مصنوع من التيتانيوم بالكامل يعني أن الأجزاء الرئيسية ، مثل الغلاف والرأس والفوهات ، مصنوعة من التيتانيوم ، في حين أن الأجزاء الثانوية قد لا تكون مصنوعة من التيتانيوم. على سبيل المثال ، يمكن أيضًا أن تكون الحافة اللولبية ومسامير التوصيل الخاصة بها مصنوعة من الفولاذ الكربوني.

الحد الأدنى لسمك غلاف الوعاء المصنوع من التيتانيوم هو 2 مم ، وهو ما يعتبر بشكل أساسي لتلبية متطلبات سماكة عملية اللحام والتسامح الهندسي أثناء التصنيع ، ولتلبية متطلبات الصلابة في عملية التصنيع والنقل والرفع. وحفظ مادة التيتانيوم ، وخفض التكلفة.

مبدأ اختيار التصميم

نظرًا لأن القوة الميكانيكية لمادة التيتانيوم تنخفض بشكل كبير عندما تكون درجة الحرارة أكبر من أو تساوي 200 درجة ، ومعامل المرونة للتيتانيوم منخفض ، فهي غير مناسبة لتطبيق هيكل التيتانيوم بالكامل في درجات الحرارة العالية أو الضغط العالي أو المتوسط الضغط والمعدات الكبيرة.

يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة المسموح بها لجميع أوعية الضغط المصنوعة من التيتانيوم 25 درجة 0. يعتبر أنه من الاقتصادي اختيار جميع هياكل التيتانيوم للأوعية الصغيرة والمتوسطة الحجم بضغط 0.5 ميجا باسكال ودرجة حرارة أقل من 150 درجة. عندما يكون السماكة أكبر من 13 مم ، قد لا يكون استخدام التيتانيوم الخالص اقتصاديًا.

المتطلبات الهيكلية

على الرغم من أن تصميم هيكل وعاء التيتانيوم بالكامل يشبه إلى حد ما تصميم الفولاذ المقاوم للصدأ ، نظرًا لبعض الخصائص الخاصة لمادة التيتانيوم نفسها ، إلا أنه يتميز بتفرده في التصميم والتصنيع. لذلك ، يجب الانتباه إلى النقاط التالية في التصميم الإنشائي:

1) عند تصميم هيكل اللحام ، من الضروري جعل جزء اللحام مناسبًا لتشغيل أداة اللحام القوسي HYDROGEN ، والتأكد من إمكانية حماية جميع مناطق وصلات اللحام بدرجة حرارة عالية (فوق 400 درجة) بشكل فعال.

يمكن أن يتحد التيتانيوم مع أي عنصر تقريبًا في حالة الانصهار ، لذلك يجب اتخاذ حماية خاصة في اللحام وعملية التشغيل الساخنة. من أجل تحقيق الغرض من الحماية الفعالة ، يجب أن يكون شكل الأجزاء الهيكلية بسيطًا ، ويجب أن تكون فتحة الفوهة الموجودة على الغلاف متعامدة مع محور الصدفة قدر الإمكان ، بحيث يكون إنتاج أداة الحماية مناسبًا و تأثير الحماية أفضل.

2) تجنب بدقة هيكل اللحام للانصهار المتبادل للصلب والتيتانيوم. نظرًا لأن الحديد والمعادن الأخرى المصهورة في لحام التيتانيوم سيشكل مركبًا معدنيًا وسيطًا صلبًا وهشًا ، مما يقلل بشكل كبير من ليونة اللحام ، بالإضافة إلى اللحام المتفجر والنحاس ، لا يمكن لحام التيتانيوم والصلب.

3) يجب أن تكون إزالة الحافة الحادة لمفصل اللحام التناكبي مناسبة. إن إزالة الحافة الحادة لمفصل اللحام التناكبي لوعاء ضغط التيتانيوم بالكامل أصغر من تلك الموجودة في الفولاذ ، ويرجع ذلك إلى نقطة الانصهار العالية ، والتوصيل الحراري الضعيف ، والقدرة الحرارية المنخفضة والمقاومة العالية للتيتانيوم والسيولة العالية لمعدن حوض اللحام .

4) يجب أن يضمن تصميم أوعية التيتانيوم استمرارية الهيكل والانتقال السلس للوصلات الملحومة ، وتجنب تركيز الإجهاد قدر الإمكان.

5) يجب أن يتبنى ثني وتشفيه أجزاء التيتانيوم نصف قطر ثني أكبر (مقارنة بالفولاذ) ، وعند توسيع الأنابيب ، يجب استخدام معدل تمدد أصغر.

6) التيتانيوم الخالص الصناعي من السهل إحداث تآكل الفجوة في بعض الوسائط. في تصميم ومعالجة الحاويات الملامسة لهذه الوسائط ، يجب تجنب الشقوق والركود قدر الإمكان ، ويجب استخدام سبائك التيتانيوم المقاومة للتآكل (مثل سبائك التيتانيوم بلاديوم) أو الطلاء في الفجوة.

7) في تصميم ومعالجة الحاويات الملامسة للوسائط الموصلة للتآكل ، إذا وجد أن التلامس بين التيتانيوم والمعادن الأخرى يمكن أن يؤدي إلى التآكل الجلفاني ، يجب اتخاذ تدابير هيكلية (مثل استخدام مادة ثالثة كطبقة انتقالية) أو حماية انوديك. 8) في تصميم المعدات المعرضة للتآكل ، يجب أن يكون معدل تدفق الوسط المسبب للتآكل أقل من معدل التدفق الحرج ، ومحاولة تجنب التغيرات المفاجئة في معدل التدفق أو الاتجاه ؛ أو في سهولة إحداث تآكل وتآكل لجزء من تركيب حاجز واقي.

① When the medium has corrosion or abrasion and ρ V2 >740kg/(m·s2) or no corrosion or abrasion of the medium, but ρ V2 >2355kg / (m · s2) (ρ هي كثافة الوسط ، kg / m3 ، V هي السرعة الخطية لتدفق المواد ، M / s) ، يجب ضبط المادة عند مدخل اللوحة المضادة للتأثير.

② عندما يدخل الوسيط المسبب للتآكل إلى الجهاز على طول الاتجاه العرضي ، أو عندما يكون أنبوب المدخل مواجهًا للجدار ، وتكون المسافة بينهما أقل من ضعف القطر الخارجي للأنبوب ، يجب ضبط لوحة الحماية.