การเลือกเกรดไทเทเนียมและการเปรียบเทียบสำหรับท่อความร้อนไฟฟ้า - TA1, TA2 และโลหะผสมไทเทเนียม

วัสดุไทเทเนียมไม่ใช่เกรดเดียว ตามความแตกต่างของเนื้อหาที่ไม่บริสุทธิ์และองค์ประกอบโลหะผสม ไทเทเนียมสามารถแบ่งออกเป็นไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมและโลหะผสมไทเทเนียมต่างๆ โดยมีคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกัน ความต้านทานการกัดกร่อน และประสิทธิภาพการประมวลผล สำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียม เกรดที่ใช้กันมากที่สุดคือไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม TA1 และ TA2 และโลหะผสมไทเทเนียมเช่น TC4 ในโอกาสพิเศษบางอย่าง การทำความเข้าใจความแตกต่างด้านประสิทธิภาพของเกรดไทเทเนียมต่างๆ ช่วยในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดตามสภาพการทำงานจริง

ไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมเป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับท่อทำความร้อน ตามเนื้อหาขององค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ เช่น เหล็ก ออกซิเจน และไนโตรเจน ไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นเกรดต่างๆ มาตรฐานในประเทศ TA1 และ TA2 สอดคล้องกับเกรดสากล 1 และเกรด 2 ตามลำดับ ยิ่งหมายเลขเกรดต่ำ ความบริสุทธิ์ก็จะยิ่งสูงขึ้น ความเป็นพลาสติกและความต้านทานการกัดกร่อนก็จะยิ่งดีขึ้น แต่ความแข็งแรงก็จะยิ่งต่ำลง TA1 (เกรด 1) มีความบริสุทธิ์สูงสุด มีความเหนียวและประสิทธิภาพการปั๊มที่ดีที่สุด และโค้งงอและขึ้นรูปได้ง่าย เหมาะสำหรับท่อทำความร้อนที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีการดัดงอหลายขั้นตอน ความต้านทานการกัดกร่อนยังดีที่สุดในบรรดาไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม แต่มีความแข็งแรงค่อนข้างต่ำ

TA2 (เกรด 2) เป็นเกรดที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียม และยังเป็นจุดสมดุลของประสิทธิภาพที่ครอบคลุมอีกด้วย เมื่อเทียบกับ TA1 แล้ว TA2 มีปริมาณสิ่งเจือปนสูงกว่าเล็กน้อย มีความแข็งแรงและความแข็งสูงกว่า และสามารถทนต่อแรงกดดันและการกำจัดสิ่งสกปรกที่ไหลได้สูงกว่า ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า TA1 เล็กน้อย แต่ความแตกต่างจะมีน้อยมากในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนส่วนใหญ่ ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานน้ำทะเลและสารเคมีทั่วไป เนื่องจากความแข็งแรงที่สมดุล ความต้านทานการกัดกร่อน และราคา TA2 จึงกลายเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียมและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนส่วนใหญ่

โลหะผสมไทเทเนียม เช่น TC4 (Ti-6Al-4V, เกรด 5) ไม่ค่อยมีการใช้ในท่อทำความร้อนแบบทั่วไป TC4 เป็นโลหะผสมไทเทเนียมชนิด + ซึ่งมีความแข็งแรงมากกว่าไทเทเนียมบริสุทธิ์เกือบสองเท่า และสามารถทนต่อแรงกดดันและภาระทางกลที่สูงกว่าได้ อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการกัดกร่อนของ TC4 นั้นต่ำกว่าไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมเล็กน้อยในบางสื่อ และกระบวนการเชื่อมนั้นยากกว่าและต้นทุนก็สูงกว่า ท่อทำความร้อนโลหะผสมไทเทเนียมมักจะใช้ในโอกาสพิเศษที่มีความต้องการแรงดันสูงและความแข็งแรงสูง เช่น อุปกรณ์ใต้ทะเลลึกและระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแรงดันสูง

ในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อน ไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะดีกว่าโลหะผสมไทเทเนียมในสภาพแวดล้อมทางเคมีส่วนใหญ่ การเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมจะช่วยเพิ่มความแข็งแรง แต่อาจลดความเสถียรของฟิล์มพาสซีฟในสื่อเฉพาะบางชนิด ในน้ำทะเล กรดไนตริกเจือจาง กรดโครมิก และตัวกลางอื่นๆ TA1 และ TA2 มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมเกือบเหมือนกัน ในการลดกรด เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริก TA1 ที่มีความบริสุทธิ์สูง-จะมีประสิทธิภาพดีกว่าเล็กน้อย สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง ขอแนะนำให้ใช้ TA1 ก่อนเพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุด

ในแง่ของการแปรรูปและการผลิต TA1 มีความเป็นพลาสติกที่ดีและสามารถโค้งงอ ขยาย และเชื่อมได้ง่าย TA2 มีความเป็นพลาสติกปานกลางและยังสามารถตอบสนองความต้องการในการประมวลผลของท่อทำความร้อนแบบธรรมดาได้อีกด้วย โลหะผสมไทเทเนียม TC4 มีความเป็นพลาสติกต่ำที่อุณหภูมิห้อง ต้องผ่านกระบวนการที่ร้อน และข้อกำหนดของกระบวนการเชื่อมก็สูงกว่าเช่นกัน

ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเกรดไทเทเนียมทั่วไปสำหรับท่อทำความร้อน

表格

การเลือกเกรดไทเทเนียมอย่างสมเหตุสมผลตามสภาพการทำงานจริงสามารถบรรลุความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคาสำหรับท่อทำความร้อนไทเทเนียมได้ดีที่สุด