發(fā)布日期：2019-4-14 11:49:49
1、盡管有許多資料介紹鈦在室溫下存在蠕變的特性，但當溫度不大于３１６℃時，工業(yè)純鈦的持久強度曲線趨于平坦，即持久強度與斷裂時間關(guān)系不大。只有當溫度超過３１６℃時，工業(yè)純鈦的持久強度值才可能比相應溫度下的短時拉伸強度低。因此至少在３１６℃以下短時拉伸試驗的強度就可以作為鈦及鈦合金材料的設計依據(jù)，只有當應用溫度更高時，才有必要除按短時拉伸強度設計外還應按持久強度設計。
2、各國的容器規(guī)范對鈦容器按短時強度設計的應用溫度上限的規(guī)定不完全相同，ＡＳＭＥ公制版規(guī)定為３００�。悖谩�，�。粒樱停牛保梗梗赣⒅瓢嬉�(guī)定為６００ ０Ｆ（３１６�。埃茫�，日本ＪＩＳ�。隆。福玻罚埃保梗梗碁椋常担啊。埃�，俄羅斯ＯＣＴ２６－０１－２７９一一１９７８ （１９８２年１月８日起實行）規(guī)定ＢＴ１一０為３００�。悖茫希裕匆唬盀椋矗埃啊。埃谩�，�。粒裕碁椋常担啊�。１９９０年發(fā)布的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》在起草時曾提出純鈦板應用溫度不高于２００�。悖�，由于當時國內(nèi)已在使用的鈦容器設計溫度已達２１０℃和２３０�。悖�，因而定稿發(fā)布時定為２３０�。瘢谩＝陣鴥�(nèi)使用的鈦容器的設計溫度已有２８０�。悖谩ⅰ。常保怠娴�，１９９９年版雖仍定為２３０℃，但經(jīng)壓力容器標準化技術(shù)委員會與其協(xié)商，已同意按３００℃。
3、表面無膜的銀白色的鈦，在３００℃以上時，表面開始生成淡黃色的氧化膜；４００℃以上時，形成金黃色氧化膜。鈦的這些氧化膜質(zhì)地致密、附著牢固、不易脫落，具有保護作用。
因此至少在３５０℃以下，鈦表面在空氣中的氧化和腐蝕介質(zhì)中的氧化不會對鈦的應用起不利影響。
4、表面沒有氧化膜的鈦，在３００℃以上即可明顯地吸收空氣或其他介質(zhì)中的氫；鈦表面存在氧化膜時，產(chǎn)生明顯吸氫作用的溫度則稍高，４５０℃以上氫氣才能進入鈦中。鈦經(jīng)在大氣中存放或在大氣中經(jīng)氧化處理，在化學介質(zhì)中經(jīng)化學鈍化或陽極鈍化處理，以及鈦在氧化性的腐蝕介質(zhì)中使用后，表面均存在良好的氧化膜。因而一般認為４００℃以下氫不會對鈦設備產(chǎn)生不利作用。當然，如果介質(zhì)的還原性強，電化學腐蝕的陰極析氫反應會使鈦氫化，但這屬于使用鈦設備不當?shù)膯栴}，不屬正常使用的鈦的應用溫度問題。
5、CD１３０Ａ８－８７中規(guī)定：“對于全鈦設備，從經(jīng)濟角度考慮，其使用溫度最好不超過１５０℃。”這是因為溫度超過１５０℃后，鈦的抗拉強度下降得很多，需用更厚的壁厚，經(jīng)濟上不合算。
據(jù)本標準起草人了解，工業(yè)純鈦在１５０℃的抗拉強度約為室溫值的５７％，在３００℃時的值約為室溫值的３６％，３００℃時的值約為１５０℃時的６３％，高溫下鈦的抗拉強度的下降是明顯的，但在３００℃時所用６個容器用變形鈦的抗拉強度下限保證值仍在１００ ＭＰａ一１９５�。停校岬乃�，從技術(shù)上講容器是可以應用的。
我們認為，在本容器標準中確定應用溫度上限主要應從技術(shù)可行性出發(fā)，至于經(jīng)濟上是否合算的問題與容器的許多具體情況密切相關(guān)，經(jīng)濟上是否合算應當留給容器設計人員根據(jù)具體情況去確定，實際上容器是否應當用鈦制造，在絕大多數(shù)場合下都應當考慮一下經(jīng)濟上是否合算的問題，這與鈦容器在技術(shù)上的應用范圍不是一碼事�？赡艽嬖谶@樣的情況，設計溫度超過１５０℃，從耐蝕性而言采用鈦是最合適的材料，從結(jié)構(gòu)特點或傳熱要求等而言又不宜采用復合板或襯鈦結(jié)構(gòu)，只有采用單層鈦容器才最合理，這時即使由于鈦的強度低些而采用壁厚較厚的鈦容器才是最經(jīng)濟合理的方案。
因此本標準將單層鈦容器應用溫度上限定為３００℃是合適的。
6、復合板容器的應用溫度上限，《容規(guī)》和ＣＤ�。保常埃粒福福肪椋常担啊。茫谩＿@是由于復合板復層鈦和基層鋼具有連接強度，鈦層與鋼層共同承載，共同變形，而鋼的應用溫度上限多大于３５０℃。
因而本標準將復合板容器應用溫度上限定為３５０℃也是合適的。
7、對于襯鈦容器而言，由于鈦的線膨脹系數(shù)約為鐵素體鋼的２／３，約為奧氏體不銹鋼的１／２，在容器升降溫過程中襯鈦層會受到較大的熱應力：升溫時襯鈦層受到拉應力，存在拉裂的可能性；降溫時襯鈦層受到壓應力，存在鼓包的可能性。溫差越大，襯鈦層的受力也越大。因此襯鈦容器的設計溫度不宜過高。
襯鈦層失效的可能性除與設計溫度有關(guān)外，還與升溫的速度、設計結(jié)構(gòu)等因素密切相關(guān)。英國標準ＣＰ ３００３《化工容器和設備的襯里》中第九部分“襯鈦化工容器和設備制造規(guī)范”中規(guī)定：“松襯里的設備不適用于操作溫度高于２０５℃或有嚴重溫度變化或溫度變化頻繁的環(huán)境”。ＣＤ�。保常埃粒福福分幸惨�(guī)定：“襯鈦設備的使用溫度不超過２０５℃。”本標準考慮到襯鈦容器應用溫度上限的影響因素甚多，國內(nèi)已使用的襯鈦尿素合成塔的設計溫度為２１０�。埃茫瑖鴥�(nèi)已使用的鈦制氨氣提塔中碟形管板過渡圓角處采用了襯鈦結(jié)構(gòu)，其設計溫度為２３０℃。
因而將襯鈦容器使用溫度上限定為２５０℃。當然在較高的應用溫度時，襯鈦容器在結(jié)構(gòu)設計上和操作升降溫度上均應采取相應的措施。
8、ＡＳＭＥ規(guī)定：“鈦并不像有些黑色金屬材料那樣在低溫下有一個過渡范圍，在低溫‘時抗沖擊性能不會受到損失，其靜抗拉強度隨溫度下降而增加，用伸長率來度量的塑性不會受到顯著影響，因此ＡＳＭＥ不規(guī)定鈦等有色金屬的低溫沖擊試驗。”“鈦在０℃以下時沖擊性能并無顯著下降，鈦的使用溫度降至一６０℃時沒有附加要求，鈦可以用到更低的溫度，但應用適當?shù)臋z驗結(jié)果使用戶滿意，如伸長率等，以證明在低的設計溫度下鈦具有適當?shù)乃苄�。＂ＪＩＳ�。隆。福玻罚埃保梗梗骋?guī)定容器用鈦可用到一２６８℃。俄羅斯規(guī)范規(guī)定退火狀態(tài)下的鈦材用于壓力容器的溫度下限為：ＢＴ１一０和ＡＴ３為一２６９�。埃谩�， ＯＴ４為一１９６℃。而ＯＣＴ�。玻丁。桑梢唬埃叮保梗福担ǎ保梗福纺晷抻啠垛伜外伜辖鸷钢迫萜骱驮O備一般技術(shù)條件》則規(guī)定適用的環(huán)境溫度范圍不低于一１０℃。ＣＤ�。保常埃粒福福分幸�(guī)定的鈦使用溫度下限：ＴＡ１為一２６８�。埃谩�，�。裕粒矠橐唬保梗丁。埃谩�， ＴＡ３為一６０�。悖谩�，�。裕橐唬埃保担校浜停裕橐唬埃常停镆唬埃福危闉橐唬常啊�，且規(guī)定：用于設計溫度低于一３０℃的鈦板應進行低溫夏比沖擊試驗。
本標準規(guī)定鈦的應用溫度下限為一２６９℃，但在設計溫度低于一６０℃時應在設計溫度下檢驗伸長率，其值不得低于容器用變形鈦的室溫標準伸長率下限值。