1.5. Титановые сплавы
Титановые сплавы имеют большие перспективы применения в тех отраслях, где можно использовать их высокую коррозионную стойкость (при этом прочность является хотя и желательным, но все же второстепенным фактором). Это относится в первую очередь к химическому производству, где в ряде случаев аппаратура даже из коррозионно-стойкой стали оказывается недостаточно стойкой к коррозии и быстро выходит из строя. Более высокая стоимость титановой аппаратуры (по сравнению со стальной) окупается благодаря значительному повышению срока службы изделий.
Области применения изделий из титановых сплавов следующие:
химическое и нефтехимическое производство - теплообменники, реакторные сосуды, аноды, очистительно-отбеливательное оборудование;
машиностроение - клапаны, золотники, пружины, коленвалы;
добыча топлива, производство ядерных силовых установок - конденсаторы, лопатки турбин, детали оборудования для использования тепловой энергии океана, детали бурильного, нефтеперекачивающего и нефтеперегонного оборудования;
градостроение - крыши, панели, трубопроводы, оболочки;
производство морской аппаратуры - детали установок опреснения морской воды, глубокопогружаемые обитаемые камеры, детали шельфовых установок нефтедобычи, полупогружаемые емкости;
производство криогенной техники - сверхпроводящие генераторы, МГД-генераторы;
производство тары для радиоактивных отходов - канистры, транспортировочные контейнеры;
производство прецизионного оборудования - корпуса компьютеров, часов, камеры;
медицинская промышленность - хирургические имплантанты, сердечные клапаны, микрохирургический инструмент, протезы;
производство спортивного инвентаря - ракетки, клюшки, детали велосипедов.
Однако из-за дефицитности использование титановых сплавов весьма ограничено. Сейчас разработан новый класс титановых сплавов – вторичные титановые сплавы. Они имеют повышенное содержание примесей и более широкий по сравнению с серийными перечень используемых легирующих элементов, но, тем не менее, обладают всеми основными преимуществами серийных сплавов.
При производстве деталей, узлов и агрегатов применяют в основном технический титан марок ВТ1-0, ВТ1-00 и титановый сплав ОТ4-1 (ГОСТ 19807-74), поставляемый в виде листов, плит, труб, прутков и поковок. Под вторичными титановыми сплавами подразумеваются сплавы, основу шихты которых составляют отходы технологического производства, а также слитки из этих отходов.
Разработаны четыре марки вторичных титановых сплавов: ВТВ1, ВТВ2, ВТВЗ, ВТВ4. В качестве шихтовых материалов при выплавке слитков используют отходы производства титановых сплавов, а также 25 - 30 % титановой губки ТГ100. Из вторичных титановых сплавов освоено производство листов, плит толщиной 7 - 50 мм, прутков диаметром 10 - 25 мм. На все указанные виды полуфабрикатов разработаны соответствующие технические условия.
Детали и узлы из вторичных титановых сплавов могут быть сварены всеми видами сварки, применяемыми для серийных титановых сплавов: аргонодуговой, электронно-лучевой, точечной и др. В качестве присадки используют проволоку из сплава марки BTl-ООсв, СПТ2.
Операции листовой штамповки и гибки заготовок из сплава марки ВТВ1, как правило, производят в холодном состоянии, из сплавов ВТВ2, ВТВЗ, ВТВ4 - при нагреве до 700 °С. Механическую обработку (точение, фрезерование, строгание и др.) вторичных титановых сплавов проводят инструментом с твердосплавными пластинами типа ВК6 и ВК8. Режимы резания аналогичны режимам для серийных титановых сплавов.
Титан и его сплавы весьма стойки в различных агрессивных средах, поэтому из них изготавливают сосуды, реакторы, каркасы, теплообменники и другое оборудование, используемое в химической промышленности при производстве различных материалов, в анилинокрасильной промышленности при производстве полупродуктов для получения красителей; в целлюлозно-бумажной промышленности при процессах отбеливания целлюлозы диоксидом хлора и в кислотных цехах сульфит-целлюлозного производства; в нефтехимической промышленности при получении ацетальдегида, неорганических полисульфидных каучуков; в гидрометаллургии при работе с сернокислыми растворами, содержащими примеси борной кислоты и ионов хлора, а также с солянокислыми растворами; в микробиологической промышленности при работе в среде органических кислот; в пищевой промышленности при контакте с органическими кислотами и пищевыми полуфабрикатами.
Бурильные и насосно-компрессорные трубы из титановых (в том числе вторичных) сплавов могут быть эффективно использованы при добыче и перекачке богатой нефти из новых месторождений. В настоящее время для этих целей применяют трубы из специальных сталей, закупаемые по импорту.
Фильтры, изготовленные из сферических порошков титана, инертны, коррозионно-стойки, что обусловливает их применение в фармакологии и пищевой промышленности. К преимуществам этих фильтров можно отнести сравнительно низкое сопротивление потоку, высокую термостойкость, тепло- и электропроводность, способность к регенерации.
Комплекс высоких физико-механических свойств титановых сплавов полностью реализуется при создании глубоководных морских исследовательских аппаратов типа батисферы или батискафа.
Благодаря высокой коррозионной стойкости из титана целесообразно изготавливать емкости для захоронения отработанных ядерных материалов и других радиоактивных отходов. Титан надежно обеспечивает длительные сроки хранения этих материалов в соляных копях и других подземных выработках.
|
