Die Mindestdicke der Schale des Volltitanbehälters beträgt 2 mm, was hauptsächlich dazu dient, die Dickenanforderungen des Schweißprozesses zu erfüllen und die geometrischen Toleranzanforderungen während der Herstellung sicherzustellen sowie die Steifigkeitsanforderungen zu erfüllen, die während der Herstellung, des Transports und des Hebens erforderlich sind. Und es spart auch Titanmaterial, was die Kosten senkt.

Prinzip der Designauswahl

Da die mechanische Festigkeit von Titanmaterial bei Temperaturen über oder gleich 200 °C deutlich abnimmt und der Elastizitätsmodul von Titan niedrig ist, ist die Volltitanstruktur nicht für den Einsatz bei hohen Temperaturen, hohem oder mittlerem Druck und für große Geräte geeignet.

Die Betriebstemperatur des Volltitan-Druckbehälters sollte 250 °C nicht überschreiten. Es wird davon ausgegangen, dass die Volltitanstruktur für mittelgroße und kleine Behälter mit einem Druck von 0,5 MPa und einer Temperatur unter 150 °C wirtschaftlicher ist. In Anbetracht der Investitionskosten ist reines Titan bei Dicken über 13 mm möglicherweise nicht wirtschaftlich.

Strukturanforderungen

Obwohl das Volltitangefäß in seiner Strukturkonstruktion Edelstahl ähnelt, weist es aufgrund einiger besonderer Eigenschaften des Titanmaterials selbst seine eigenen Besonderheiten in Konstruktion und Herstellung auf. Daher sollten bei der Strukturkonstruktion die folgenden Punkte beachtet werden:

1) Bei der Konstruktion der Schweißstruktur muss die Schweißstelle für die Bedienung des Wasserstofflichtbogenschweißgeräts geeignet sein und alle Schweißverbindungsbereiche bei hohen Temperaturen (über 400 °C) müssen wirksam geschützt werden.

Titan kann sich im geschmolzenen Zustand mit fast jedem Element verbinden, deshalb ist beim Schweißen und bei der Warmbearbeitung besonderer Schutz erforderlich. Um einen wirksamen Schutz zu gewährleisten, sollte die Strukturform der Teile einfach sein und die Öffnung des Rohrs an der Schale sollte möglichst senkrecht zur Achse der Schale stehen, damit die Herstellung der Schutzvorrichtung bequem ist und die Schutzwirkung besser ist.

2) Vermeiden Sie unbedingt die Schweißstruktur von schmelzendem Stahl und Titan. Da beim Schmelzen von Eisen und anderen Metallen beim Titanschweißen harte und spröde Zwischenmetallverbindungen entstehen, die die Schweißplastizität stark verringern, können Titan und Stahl außer beim Explosionsschweißen und Löten nicht geschweißt werden.

3) Der Spalt der stumpfen Seite der Stumpfschweißverbindung sollte angemessen sein. Der Spalt der Stumpfschweißverbindungen aller Titandruckbehälter ist kleiner als der von Stahl, was auf den hohen Schmelzpunkt von Titan, die schlechte Wärmeleitfähigkeit, die geringe Wärmekapazität, den großen spezifischen Widerstand und die große Metallfluidität des Schweißbades zurückzuführen ist.

4) Das Design von Titanbehältern sollte die Kontinuität der Struktur und den reibungslosen Übergang der Schweißverbindungen sicherstellen, um Spannungskonzentrationen so weit wie möglich zu vermeiden.

5) Das Biegen und Bördeln von Titanteilen sollte einen größeren Biegeradius (im Vergleich zu Stahl) aufweisen und beim Ausdehnen des Rohrs sollte eine geringere Ausdehnungsrate angewendet werden.

6) In einigen Medien neigt industriell reines Titan leicht zu Risskorrosion. Bei der Konstruktion, Verarbeitung und den mit diesen Medien in Kontakt stehenden Behältern sollten Risse und stagnierende Bereiche vermieden werden. Risskorrosionsbeständige Titanlegierungen (wie Titan- und Palladiumlegierungen) oder Beschichtungen sollten in die Risse eingebracht werden.

7) Bei der Konstruktion und Behandlung Bei Behältern, die mit leitfähigen, korrosiven Medien in Kontakt kommen, sollte festgestellt werden, dass der Kontakt von Titan mit anderen Metallen zu galvanischer Korrosion führen kann. Es sollten strukturelle Maßnahmen ergriffen werden (z. B. Verwendung eines dritten Materials als Übergangsschicht) oder ein Anodenschutz verwendet werden.

8) Bei der Konstruktion korrosionsgefährdeter Geräte sollte die Durchflussrate korrosiver Medien niedriger als die kritische Durchflussrate sein und plötzliche Änderungen der Durchflussrate oder Durchflussrichtung sollten vermieden werden. Oder an den korrosions- und abriebgefährdeten Teilen eine Schutzblende anbringen.

(1) Wenn das Medium korrosiv oder abrasiv ist und ρ V2 >740kg/(m•s2) oder das Medium nicht korrosiv oder abrasiv ist, aber ρ V2 BBB>55kg /(m•s2) (ρ ist die Dichte des Mediums, kg/m3, V ist die lineare Geschwindigkeit des Materialflusses, m/s), sollte der Materialeinlass mit einer Aufprallschutzplatte versehen werden.

(2) Wenn das korrosive Medium tangential in das Gerät eintritt oder das Einlassrohr zur Wand zeigt und der Abstand zwischen beiden weniger als das Zweifache des Außendurchmessers des Rohrs beträgt, sollte die Schutzplatte angebracht werden.