Los materiales de titanio no son de un solo grado. Según la diferencia de contenido de impurezas y elementos de aleación, el titanio se puede dividir en titanio puro industrial y varias aleaciones de titanio, con diferentes propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y rendimiento de procesamiento. Para los tubos calefactores de titanio, los grados más utilizados son el titanio puro industrial TA1 y TA2, y en algunas ocasiones especiales se utilizan aleaciones de titanio como TC4. Comprender las diferencias de rendimiento de los diferentes grados de titanio ayuda a seleccionar el material más adecuado según las condiciones de trabajo reales.
El titanio puro industrial es la categoría más utilizada para calentar tubos. Según el contenido de impurezas como hierro, oxígeno y nitrógeno, el titanio puro industrial se divide en diferentes grados. Los estándares nacionales TA1 y TA2 corresponden a los grados 1 y 2 internacionales respectivamente. Cuanto menor sea el número de grado, mayor será la pureza, mejor será la plasticidad y la resistencia a la corrosión, pero menor será la resistencia. TA1 (Grado 1) tiene la mayor pureza, la mejor ductilidad y rendimiento de estampado, y es fácil de doblar y formar. Es adecuado para calentar tubos con formas complejas y muchos procesos de curvado. Su resistencia a la corrosión también es la mejor entre el titanio puro industrial, pero su resistencia es relativamente baja.
TA2 (Grado 2) es el grado más utilizado para los tubos calefactores de titanio y también es el punto de equilibrio del rendimiento integral. En comparación con TA1, TA2 tiene un contenido de impurezas ligeramente mayor, mayor resistencia y dureza, y puede soportar una mayor presión y flujo de fregado. La resistencia a la corrosión es ligeramente inferior a la de TA1, pero la diferencia es muy pequeña en la mayoría de los entornos corrosivos, lo que es completamente suficiente para aplicaciones químicas y de agua de mar convencionales. Debido a su resistencia equilibrada, resistencia a la corrosión y costo, TA2 se ha convertido en el material preferido para la mayoría de los tubos calefactores y de intercambio de calor de titanio.
Las aleaciones de titanio como TC4 (Ti-6Al-4V, Grado 5) rara vez se utilizan en tubos calefactores convencionales. TC4 es una aleación de titanio tipo +, con una resistencia casi el doble que la del titanio puro y puede soportar mayores presiones y cargas mecánicas. Sin embargo, la resistencia a la corrosión del TC4 es ligeramente menor que la del titanio puro industrial en algunos medios, y el proceso de soldadura es más difícil y el costo es mayor. Los tubos calefactores de aleación de titanio generalmente solo se usan en ocasiones especiales con requisitos de alta presión y alta resistencia, como equipos de aguas profundas y sistemas de intercambio de calor de alta presión.
En términos de resistencia a la corrosión, el titanio industrial puro es generalmente mejor que las aleaciones de titanio en la mayoría de los entornos químicos. La adición de elementos de aleación mejora la resistencia pero puede reducir la estabilidad de la película pasiva en algunos medios específicos. En agua de mar, ácido nítrico diluido, ácido crómico y otros medios, TA1 y TA2 tienen casi el mismo rendimiento excelente; En ácidos reductores como el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico, el TA1 de alta-pureza tiene un rendimiento ligeramente mejor. Para ambientes con fuerte corrosión, se recomienda utilizar TA1 primero para obtener la mejor resistencia a la corrosión.
En términos de procesamiento y fabricación, TA1 tiene buena plasticidad y es fácil de doblar, expandir y soldar; TA2 tiene una plasticidad moderada y también puede cumplir con los requisitos de procesamiento de los tubos calefactores convencionales; La aleación de titanio TC4 tiene poca plasticidad a temperatura ambiente, requiere procesamiento en caliente y los requisitos del proceso de soldadura también son mayores.
Tabla 2 Comparación de rendimiento de grados comunes de titanio para tubos calefactores
表格
| Grado de titanio | Equivalente internacional | Resistencia a la tracción | Resistencia a la corrosión | Formabilidad | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|---|
| TA1 | Grado 1 | ~240MPa | Mejor | Excelente | Tubos de formas complejas, fuertes escenarios de corrosión |
| TA2 | Grado 2 | ~345MPa | Excelente | Bien | Tubos de calefacción convencionales, agua de mar, productos químicos. |
| TA3 | Grado 3 | ~450MPa | Bien | General | Requisitos de alta-resistencia, corrosión general |
| TC4 (Ti-6Al-4V) | Grado 5 | ~895MPa | Moderado | Pobre | Ocasiones especiales de alta presión y alta carga |
Una selección razonable de grados de titanio de acuerdo con las condiciones de trabajo reales puede lograr el mejor equilibrio entre rendimiento y costo para los tubos calefactores de titanio.
