GR1 titaantoru väljalaskesüsteemidele: keemilised, füüsikalised ja mehaanilised omadused

Mida toob 1. klassi titaan väljalasketorudesse

1. klass on kaubanduslikult puhta titaani klassidest pehmeim ja plastilisem ning see kombinatsioon on täpselt see, mida väljalasketorud vajavad. Heitgaasisüsteemid moodustatakse, painutatakse, põletatakse ja keevitatakse keerukateks kujunditeks, seejärel puututakse need aastateks kokku kuuma gaasi, kondensaadi ja maantee- või merekeskkonnaga. 1. klassi toru talub seda vormimisjärjestust ilma pragudeta ja on pärast kasutuselevõttu vastupidav söövitavale keskkonnale.

Mitteväärismetall on oma kaalu kohta kerge ja tugev. Titaani tihedus on umbes 4,51 g/cm3, kõrgem kui alumiiniumist, kuid madalam kui terasest, vasest ja niklist, samas kui selle eritugevus asetab selle tavaliste konstruktsioonimetallide hulgas esikohale. Selle sulamistemperatuur on umbes 1660 kraadi Celsiuse järgi, tolerantsiga ligikaudu kümme kraadi, ja selle keemistemperatuur on umbes 3287 kraadi Celsiuse järgi. Titaan näitab oma ühendites valentsi pluss kaks, pluss kolm ja pluss neli.

Titaantoru füüsikalised omadused

Korrosiooniavaldus väärib kvalifitseerimist. Titaan peab vastu enamikule looduslikele ja lahjendatud keemilistele keskkondadele, kuna puhtale pinnale tekib koheselt passiivne oksiidkile, kuid vesinikfluoriidhape, kuum kontsentreeritud vesinikkloriidhape ja kontsentreeritud väävelhape ründavad seda. Heitgaasi kondensaat, teesool ja merepihustid on seega hästi lubatud, samas kui töökoja põrandal kasutatavad keemilised puhastusvahendid mitte.

Mehaaniline käitumine ja vormitavus

Titaanil on külmvormimise ajal tugev tagasitõmbumine ja selle efekt on kaks kuni kolm korda suurem kui roostevaba teras. Titaanil on ka sarnane kalduvus sapiseks ja tööriistade külge kinni jääda. Seetõttu vajavad matriitsid suured raadiused, üle-painutusvaru ja puhtad, hästi-määritud kontaktpinnad ning roostevaba terase jaoks välja töötatud torude painutusgraafikuid ei saa lihtsalt üle kanda.

Tõmbetugevus väheneb temperatuuri tõustes. Selleks ajaks, kui metall jõuab umbes 250 kraadini Celsiuse järgi, on tõmbetugevus langenud ligikaudu pooleni toatemperatuuri väärtusest, nii et toru seina suurus peab vastama pigem kuumale olukorrale kui laboratoorsele näitajale. Tööstuslikul puhtal titaanil on ka ebatavaline seos plastilisuse ja temperatuuri vahel: suhteline pikenemine tõuseb toatemperatuurilt kuni umbes 200 kraadini Celsiuse järgi, seejärel langeb, kui temperatuur jätkab tõusmist, jõuab miinimumini ligikaudu 450–500 kraadi Celsiuse järgi ja tõuseb taas märgatavalt üle selle vahemiku. Praktilise disaini jaoks on titaantoru pidevas väljalaskerežiimis tavaliselt piiratud töötemperatuuriga, mis ei ületa umbes 350 kraadi Celsiuse järgi.

Töötemperatuur ja heitgaasi disain

Paigutage toru nii, et gaasi temperatuur jääks alla kavandatud piiri, selle asemel et loota lühiajalistele{0}}piikidele, mis on lubatud

Lubage diferentsiaalset paisumist titaani ja mis tahes terasest ääriku või summuti vahel, sest titaan paisub vähem kui süsinikteras

Toetage jooksu intervallidega, mis peegeldavad toru seina madalat jäikust

Kasutage sobivat või ühilduvat täitematerjali, et keevisõmblus ei muutuks süsteemi nõrgaks kohaks

Hoidke vuugid eemal piirkondadest, kuhu võib koguneda kondensaat, kuna kinnijäänud vedelik pikendab märja perioodi iga peatuse{0}}käivitustsükli korral

Valmistamine, keevitamine ja tuleohutus

Titaan on keemiliselt väga aktiivne. See võib olla saastunud tahkes olekus temperatuuril üle 400 kraadi Celsiuse järgi ning neelab veest, õhust, õlist ja oksiididest hapnikku, lämmastikku, vesinikku ja süsinikku, mis vähendab keevisliidete plastilisust ja tugevust ning võib põhjustada pragunemist. Praktiline tagajärg on range puhtus vormimise ja keevitamise ajal: määrde puudumine, jääke jätvad märgistuspliiatsid, ühiste pinkide ja harjade raua saastumine ning keevisvanni ja kuuma järelmetalli kohal on inertgaasi kaitse.

Raua kogumine-on eriline oht. Keevitamisel ja kuumutamisel pinnale tekkivad rauaühendid on rabedad, vähendavad keevisõmbluse mehaanilisi omadusi ja korrosioonikindlust ning korrodeerivates tingimustes saavad pinna rauaosakesed täppide tekke ja vesiniku rabestumise lähtepunktideks. Süsinikterasel kasutatavad lihvkettad, traatharjad ja tõstevahendid tuleks seetõttu hoida titaanitöödest eemal.

Peen titaanitolm on eraldiseisev oht. Titaanipulber on plahvatusohtlik ja süttib, kui see puutub kokku kuumuse, lahtise leegiga või teatud keemiliste reaktsioonidega; selle aktiivsus on piisavalt kõrge, et õhus lenduv pulber võib iseeneslikult süttida. Titaan põleb mitte ainult õhus, vaid ka süsinikdioksiidis ja lämmastikus ning kõrgel temperatuuril ühineb kergesti halogeenide, hapniku, väävli ja lämmastikuga. Titaanpõleng tuleb kustutada kuiva pulbri või kuiva liivaga. Mitte mingil juhul ei tohi kasutada vett, vahtu ja süsihappegaasi, sest titaani tulekahju intensiivne kuumus võib need lagundada ja põhjustada plahvatuse.

Korduma kippuvad küsimused

K: Miks valitakse väljalasketorude jaoks 1. klassi titaan?
1. klass on kõige plastilisem kaubanduslikult puhas klass, nii et see paindub ja moodustub pragunemata, tagades samas suurepärase korrosioonikindluse ja madala tiheduse.

K: Mis on titaanist väljalasketoru maksimaalne töötemperatuur?
Tööstuslikku puhast titaantoru kasutatakse tavaliselt temperatuuril, mis ei ületa umbes 350 kraadi Celsiuse järgi, ja tugevus väheneb oluliselt, kui metall läheneb selle vahemiku ülemisele osale.

K: Kui palju titaani tugevus kuumalt langeb?
Umbes 250 kraadi Celsiuse juures on tõmbetugevus vaid umbes pool ruumitemperatuuri väärtusest, seega tuleb toru seina hinnata töötemperatuuril.

K: Kas titaan paisub väljalaskesüsteemis rohkem kui teras?
Ei. Selle joonpaisumiskoefitsient on ligikaudu kaks kolmandikku süsinikterasest ja ligikaudu pool roostevaba terase omast, seega tuleb paisumisvuugid ja toed projekteerida erinevust arvestades.

K: Millised kemikaalid ründavad titaanist väljalasketoru?
Vesinikfluoriidhape, kuum kontsentreeritud vesinikkloriidhape ja kontsentreeritud väävelhape ründavad titaani; kokkupuude atmosfääriga, merevesi ja toatemperatuuril lahjendatud happed või leelised seda ei tee.

K: Kuidas tuleks titaantoru tulekahjuga võidelda?
Ainult kuiva pulbri või kuiva liivaga. Vesi, vaht ja süsihappegaas on keelatud, kuna need võivad reageerida põleva titaaniga ja põhjustada plahvatuse.