全鈦制容器的結(jié)構(gòu)要求

       全鈦制容器

　　全鈦制容器系指主要零部件，如殼體、封頭和接管等采用鈦制作，次要零部件可非鈦制作，例如，活套法蘭及其連接螺栓也可用碳鋼制成。

　　全鈦制容器殼體最小厚度為2mm，主要考慮在制造時滿足焊接工藝對厚度的要求和保證幾何尺寸公差的要求，滿足制造、運(yùn)輸和吊裝過程中所需的剛度要求，以及節(jié)省鈦材，降低成本。

　　設(shè)計選用原則

　　由于鈦材在溫度大于或等于200℃時，機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，而且鈦的彈性模量又低，因此，全鈦結(jié)構(gòu)在高溫、高壓或中壓和大型設(shè)備上應(yīng)用是不適宜的。

　　全鈦壓力容器的許用溫度不宜超過250℃，并認(rèn)為壓力在0.5MPa，溫度在150℃以下的中小型容器選用全鈦制結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟(jì)的。從投資費(fèi)用考慮計算厚度大于13mm時，使用純鈦可能不經(jīng)濟(jì)。

　　結(jié)構(gòu)要求

　　全鈦制容器雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計上與不銹鋼有些相似，但由于鈦材本身的一些特殊性能，使之在設(shè)計和加工制造中又有其獨(dú)特性，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，須注意以下幾點(diǎn)：

　　1)在設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)時，必須使焊接部位便于氫弧焊焊具的操作，并使所有處于高溫（400℃以上）的焊接接頭區(qū)域都能得到有效的保護(hù)。

　　鈦在熔融狀態(tài)下，幾乎能和任何元素起化合作用，因此在焊接和熱加工過程中必須采取特殊的保護(hù)。為了達(dá)到有效的保護(hù)目的，零部件結(jié)構(gòu)形狀要簡單，殼體上的接管開孔盡可能垂直于殼體的軸線，以便保護(hù)夾具制作方便，保護(hù)效果更好。

　　2)嚴(yán)格避免鋼、鈦互熔的焊接結(jié)構(gòu)。由于鐵等其他金屬熔于鈦焊縫中會形成硬而脆的中間金屬化合物，極大地降低焊縫塑性，除爆炸焊接和釬焊外，鈦與鋼不能相焊。

　　3)對接焊接接頭的鈍邊間隙要適當(dāng)。全鈦制壓力容器的對接焊接接頭的鈍邊間隙要比鋼的要小，這是由于鈦的熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差、熱容量小和電阻系數(shù)大以及焊接熔池金屬流動性大的緣故。

　　4)鈦制容器的設(shè)計應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和焊接接頭的平滑過渡，盡量避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。

　　5)鈦制零部件的彎曲和翻邊應(yīng)采用較大（與鋼材相比）的彎曲半徑，脹管時，應(yīng)采用較小的脹管率。

　　6)工業(yè)純鈦在某些介質(zhì)中易產(chǎn)生縫隙腐蝕，在設(shè)計、處理與這些介質(zhì)相接觸的容器時，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)縫隙和滯流區(qū)，在縫隙處采用耐縫隙腐蝕的鈦合金（如鈦鈀合金）或涂層。

　　7)在設(shè)計、處理與導(dǎo)電性腐蝕介質(zhì)相接觸的容器時，如發(fā)現(xiàn)鈦與其他金屬接觸可導(dǎo)致產(chǎn)生電偶腐蝕，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施（如采用第三種材料作為過渡層）或采用陽極保護(hù)。

　　8)在設(shè)計易產(chǎn)生腐蝕的設(shè)備時，腐蝕介質(zhì)的流速應(yīng)低于臨界流速，并盡量避免流速或流向的突然變化；或在易產(chǎn)生腐蝕和磨蝕的部位設(shè)置防護(hù)擋板。

　?、佼?dāng)介質(zhì)有腐蝕或磨蝕性且ρv2>740kg/(m·s2)或者介質(zhì)無腐蝕或無磨蝕性，但ρv2>2355kg/(m·s2)（ρ為介質(zhì)密度，kg/m3，v為物料流的線速度，m/s）時，物料進(jìn)口處應(yīng)設(shè)置防沖板。

　?、诋?dāng)腐蝕介質(zhì)沿切向進(jìn)入設(shè)備，或進(jìn)口管正對器壁，且其間的距離小于2倍管外徑時，應(yīng)設(shè)置保護(hù)板。