1、定義
耐腐蝕設備用鈦方塊指以工業(yè)級純鈦或鈦合金為原料，通過鍛造、軋制或鑄造工藝制成的塊狀材料，專用于制造化工、海洋、能源等領域中需長期耐受強腐蝕介質的設備部件（如反應器內襯、換熱器管板、泵閥殼體等）。其核心特性為在苛刻環(huán)境下的化學穩(wěn)定性和持久耐用性。
2、材質類型與特點
| 材質類別 | 典型牌號 | 特性與適用場景 |
| 工業(yè)純鈦 | TA1（Gr1）、TA2（Gr2） | 高耐蝕性（尤其Cl?環(huán)境），強度較低，用于非承壓襯里或密封件（如鹽酸反應器襯板） |
| 耐蝕鈦合金 | Ti-0.2Pd（Gr7） | 添加鈀（Pd）提升耐縫隙腐蝕能力，適用高溫稀硫酸、磷酸環(huán)境（如石化管道） |
| 高強鈦合金 | Ti-6Al-4V（Gr5） | 兼顧強度與耐蝕性，用于承壓部件（如海水泵葉輪） |
| 鎳鈦合金 | Ti-0.3Mo-0.8Ni（Gr12） | 耐還原性酸（如草酸、蟻酸），抗沖刷腐蝕（如煙囪脫硫設備） |
3、性能特點
耐腐蝕性：
在氧化性介質（如海水、硝酸、濕氯氣）中形成致密TiO?膜，耐蝕性遠超不銹鋼、銅合金。
抗氯離子腐蝕（無點蝕/應力腐蝕開裂），適用濃度≤40%鹽酸（常溫）、沸騰硝酸。
力學性能：
工業(yè)純鈦：抗拉強度≥240 MPa（TA2），塑性優(yōu)良（延伸率≥20%）。
鈦合金：Ti-6Al-4V抗拉強度≥895 MPa，耐疲勞性能優(yōu)異。
熱性能：
熱膨脹系數(shù)低（8.6×10??/℃），減少熱應力變形。
導熱性差（15 W/m·K），需避免局部過熱設計。
4、執(zhí)行標準
| 標準類型 | 典型標準 | 關鍵要求 |
| 材料成分 | ASTM B265（鈦板/塊材） | 工業(yè)純鈦氧含量≤0.20%，氫≤0.015% |
| 耐蝕性測試 | ASTM G48（點蝕/縫隙腐蝕試驗） | 在6% FeCl?溶液中（35℃×72h）無腐蝕失重 |
| 焊接工藝 | ASME BPVC IX（鈦焊接評定） | 氬氣保護（純度≥99.999%），焊縫強度≥母材90% |
| 表面處理 | ISO 8501-1（噴砂清理等級） | Sa2.5級（近白金屬級），確保涂層或襯里結合力 |
5、加工工藝與關鍵技術
核心流程：
熔煉與鑄造：
真空自耗電弧熔煉（VAR）制備低雜質鈦錠，碳含量≤0.05%。
離心鑄造用于復雜形狀部件（如泵體）。
成型加工：
熱軋/鍛造：加熱至800-950℃（β相區(qū)），細化晶粒，提升抗蠕變性。
冷加工：通過冷軋?zhí)岣邚姸龋═A2冷軋后強度可提升至500 MPa）。
焊接技術：
TIG焊：采用純鈦焊絲（ERTi-2），背面氬氣保護防止氧化。
激光焊：用于薄板精密焊接（如板式換熱器流道）。
表面處理：
陽極氧化：生成5-20 μm厚氧化膜，提升耐磨性（適用于閥桿）。
鍍鈀處理：表面沉積Pd納米層，增強抗還原性酸腐蝕能力。
關鍵技術挑戰(zhàn)：
避免高溫加工中的氫/氧污染（導致脆性）。
大尺寸鈦方塊（>1噸）的均勻性控制。
6、應用領域
| 行業(yè) | 典型設備 | 鈦方塊用途 |
| 化工 | 鹽酸反應器、PTA氧化反應釜 | 內襯板、攪拌軸（Ti-0.2Pd合金） |
| 海洋工程 | 海水淡化蒸發(fā)器、深海閥門 | 管板、閥體（TA2+陽極氧化） |
| 能源 | 核電站冷凝器、地熱發(fā)電換熱器 | 傳熱管支撐板（Gr12抗硫化物腐蝕） |
| 環(huán)保 | 煙氣脫硫塔、廢水處理電解槽 | 極板框架、噴淋管（Ti-6Al-4V耐沖刷） |
7. 鈦方塊與其他耐蝕材料對比
| 材料 | 優(yōu)勢 | 局限性 |
| 鈦方塊 | 耐Cl?腐蝕、壽命>20年 | 初始成本高（約不銹鋼的5-8倍） |
| 316L不銹鋼 | 成本低、易加工 | 氯離子>200 ppm時易點蝕 |
| 哈氏合金C276 | 耐強氧化性酸（濃硫酸） | 密度大（8.9 g/cm3），價格高于鈦 |
| 石墨 | 耐氫氟酸、導熱性好 | 脆性大，無法承壓 |
8、未來發(fā)展新方向
新型耐蝕合金開發(fā)：
高鉬鈦合金（如Ti-15Mo）提升耐鹽酸腐蝕能力。
低成本鈦鐵合金（Ti-Fe-O系）替代部分純鈦應用。
復合制造技術：
鈦/鋼爆炸復合板：兼顧強度與耐蝕性，降低設備成本。
3D打印梯度材料：表面致密耐蝕層+內部多孔輕質結構。
智能化腐蝕監(jiān)控：
嵌入式傳感器實時監(jiān)測鈦設備壁厚變化。
AI預測腐蝕速率，優(yōu)化維護周期。
綠色制造工藝：
氫化脫氫（HDH）鈦粉制備技術，降低熔煉能耗。
電解回收廢鈦，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。
總結
耐腐蝕設備用鈦方塊憑借其不可替代的耐蝕性和輕量化優(yōu)勢，已成為化工、海洋等極端環(huán)境的核心材料。未來通過合金創(chuàng)新、復合技術及智能化升級，鈦方塊的應用成本有望降低，并在氫能儲運、深海開發(fā)等新興領域拓展更廣闊的市場。
