1 、前言
金屬層狀復(fù)合板可以使強(qiáng)度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實(shí)現(xiàn)完美的冶金結(jié)合,集不同材料的優(yōu)點(diǎn)于一身,充分發(fā)揮了不同材料的使用特性,極大地節(jié)約了稀貴金屬材料,降低了設(shè)備的制造成本,使稀貴金屬在許多領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。采用爆炸復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)的復(fù)合板材能實(shí)現(xiàn)不同金屬的完美結(jié)合,而且不改變原來材料的成分和物理特性。金屬復(fù)合板材可以單獨(dú)設(shè)計(jì),根據(jù)需要將不同材料設(shè)計(jì)制造成最佳使用狀態(tài)。金屬復(fù)合板材料既具有碳鋼良好的可焊性、成形性、導(dǎo)熱性及較好的力學(xué)性能,又具有各種復(fù)層材料優(yōu)良的耐腐蝕性能,被廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、鹽化工、電站輔機(jī)、海水淡化造船、電力及海洋工程等行業(yè)。
鈦的一個(gè)顯著特點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng),這是由于它對氧的親合力特別大,能在其表面上生成一層致密的氧化膜,可保護(hù)鈦不受介質(zhì)腐蝕,金屬鈦在大多數(shù)水溶液中,都能在表面生成鈍化氧化膜。因此,鈦在酸性、堿性、中性鹽水溶液中和氧化性介質(zhì)中具有很好的穩(wěn)定性,比現(xiàn)有的不銹鋼和其它常用有色金屬的耐腐蝕性都好,因此鈦被大量用作各種化學(xué)反應(yīng)容器、熱交換器材料及防腐蝕領(lǐng)域,但缺點(diǎn)是成本較高。特別是作為結(jié)構(gòu)部件使用時(shí)這個(gè)問題尤為突出,采用爆炸復(fù)合法生產(chǎn)的鈦鋼復(fù)合板,既有鈦的耐蝕性,又有普通
鋼板作為結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和塑性,特別重要的是成本大幅度下降了。伴隨著我國設(shè)備制造技術(shù)的快速發(fā)展,鈦鋼復(fù)合板材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗤貜V。
2、 鈦鋼復(fù)合板的應(yīng)用領(lǐng)域分析
2.1、石化及化工容器設(shè)備制造
石化設(shè)備容器制造是鈦鋼復(fù)合板材料的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域,其應(yīng)用量也一直占據(jù)首位。鈦在化學(xué)工業(yè)中的各種酸、堿、鹽介質(zhì)中,除四種無機(jī)酸和腐蝕性很強(qiáng)的氯化鋁外,都具有很好的穩(wěn)定性。所以,鈦是化學(xué)工業(yè)中優(yōu)良的抗腐蝕材料,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。例如,石油精煉工廠的真空塔、蒸餾塔、熱交換器;化工廠的各種反應(yīng)塔、沉析槽、攪拌器等。
尿素是重要的化肥,在生產(chǎn)過程中尿素、氨、氨基甲酸銨和它們的混合液,在高溫高壓條件下腐蝕性很強(qiáng),使用鈦鋼復(fù)合板取代不銹鋼后設(shè)備壽命大幅增加,檢修時(shí)間也同步減少,因此目前尿素生產(chǎn)中的主要設(shè)備都使用了鈦鋼復(fù)合板。
鈦對二氧化氯、亞氯酸、亞氯酸鹽等漂白劑具有特殊的抗腐蝕性能,因此,鈦鋼復(fù)合板在紡織印染工業(yè)、造紙工業(yè)的漂白設(shè)備中也有著重要的應(yīng)用。
2.2 、真空制鹽設(shè)備制造:
鈦及其合金具有優(yōu)異的抗海水、氯化物溶液腐蝕及抗流體沖刷的特性。上世紀(jì)八十年代鈦鋼復(fù)合板制鹽設(shè)備在四川、內(nèi)蒙等真空制鹽廠首次投入使用,由于鈦表面光滑,耐腐蝕,對于防止蒸發(fā)罐壁結(jié)鹽垢,延長洗罐周期有良好效果。鈦鋼復(fù)合板制造的蒸發(fā)室,對減緩腐蝕及結(jié)鹽垢,延長生產(chǎn)周期,提高鹽質(zhì)均具有良好效果。1987年,四川大安鹽廠、五通橋鹽廠兩套年產(chǎn)30萬噸真空制鹽工程主體設(shè)備蒸發(fā)罐中,把鈦的應(yīng)用更推進(jìn)一大步,僅此兩套制鹽裝置、蒸發(fā)罐便使用鈦及鈦鋼復(fù)合板達(dá)360噸,使真空制鹽工業(yè)一躍成為使用鈦及鈦鋼復(fù)合板的大戶之一。
鈦鋼復(fù)合板的投入應(yīng)用,既降低了鹽廠設(shè)備的使用成本,而且耐蝕性能優(yōu)于使用雙相不銹鋼的耐蝕效果,使用壽命長,而價(jià)格卻低于使用雙相不銹鋼的市場成本。2007年,寶鈦集團(tuán)復(fù)合板公司向四川久大制鹽廠提供TA2/TA10鈦鋼復(fù)合板600多噸,用于久大60萬噸真空制鹽項(xiàng)目的設(shè)備制造,成為應(yīng)用鈦鋼復(fù)合板量最大的單筆項(xiàng)目,投入使用4年多以來,運(yùn)行效果良好。
2.3 、海水淡化領(lǐng)域
世界上淡水資源不足, 中國也屬于世界上13個(gè)貧水國之一,人均淡水資源僅為世界人均量的1/4,并且水資源分布不均,大量的淡水集中在南方,北方淡水資源僅為南方的1/4。可以說,整個(gè)淡水資源形勢不容樂觀。
鈦及其合金具有優(yōu)異的抗海水及耐氯化物溶液腐蝕及流體沖刷的性能。而且鈦無毒性,這使其成為海水淡化設(shè)備的理想材料。未來20年內(nèi)國際海水淡化市場將有近700億美元的商機(jī)。中國未來會有幾十億美元的市場。現(xiàn)在英國、法國、新加坡、丹麥、日本等國家的海水淡化企業(yè)紛紛來到中國,從事技術(shù)、投資和建設(shè)活動,目前,中國市場成為國外海水淡化產(chǎn)品裝備制造集團(tuán)的重要戰(zhàn)略市場,這必將掀起鈦鋼復(fù)合板材的應(yīng)用高潮。
2.4 、PTA設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程
精對苯二甲酸(PTA)氧化反應(yīng)器主要用材為鈦鋼復(fù)合板,由于其工況環(huán)境復(fù)雜苛刻,對材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、對制造過程的要求都比較高,該設(shè)備的制造及用材原來一直由國外壟斷,2010年10月,由寶鈦復(fù)合板廠提供主材,由南京寶色股份公司承制的國家發(fā)改委核準(zhǔn)的國產(chǎn)化示范工程、石化產(chǎn)業(yè)旗艦型項(xiàng)目——百萬噸級大型精對苯二甲酸(PTA)氧化反應(yīng)器成功下線。該設(shè)備的研制成功,打破了國外對我國大型PTA裝置關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)壁壘。這臺120萬噸/年P(guān)TA氧化反應(yīng)器,是迄今為止采用國內(nèi)工藝包自主制造的規(guī)格最大、單臺產(chǎn)能最高的鈦鋼復(fù)合板PTA氧化反應(yīng)器。其直徑達(dá)7800毫米,長度40米,總重420噸,容積達(dá)到1200立方米,是目前全球最大的鈦鋼復(fù)合材承壓設(shè)備,也是制造工藝、焊接技術(shù)難度最大的此類設(shè)備。據(jù)了解,作為PTA裝置的核心設(shè)備,寶色股份國產(chǎn)化百萬噸級PTA氧化反應(yīng)器價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備的一半,不僅能降低PTA裝置的建設(shè)成本,也可降低聚酯產(chǎn)品生產(chǎn)成本。寶鈦集團(tuán)復(fù)合板公司自2009年以來,已陸續(xù)向南京寶色股份公司提供了3000多噸的鈦鋼復(fù)合板用于PTA設(shè)備制造。
2.5 、核電設(shè)備制造
厚復(fù)層大板幅鈦鋼復(fù)合板是核電設(shè)備中冷凝器管板的主要用材,據(jù)測算,未來十年,中國年均新增核電裝機(jī)容量770萬千瓦,對應(yīng)核電用鈦鋼復(fù)合板需求增量約為924 噸/年以上,市場空間很大,在“關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化、進(jìn)口替代政策鼓勵下”的背景下,未來百萬千瓦級核電鈦鋼復(fù)合板將呈現(xiàn)爆發(fā)性增長,應(yīng)用前景也較為樂觀。
2.6、 海洋工程
近年來,鈦鋼復(fù)合板又增添了新用途,即在海洋土木領(lǐng)域開始適用于鋼構(gòu)造物的防蝕材。這不僅是因其成本較低,作為主體的鋼構(gòu)造物的焊接安裝來看,也必須采用鈦鋼復(fù)合板。這種鈦鋼復(fù)合薄板的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)鈦在海水中基本上不腐蝕,鈦金屬離子也不會溶出;(2)鈦生物體沒有毒性,對周圍的生態(tài)環(huán)境沒有影響,是一種環(huán)境友好型材料。連續(xù)熱軋制造的鈦鋼復(fù)合板為薄板,主要用在海洋鋼構(gòu)造物的襯里,應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹Q笸聊竟こ獭?/div>
現(xiàn)在新開發(fā)的鈦鋼復(fù)合板基本上與高級不銹鋼的制造成本相同,目前日本在橫須賀建造了一個(gè)超大型浮式海洋構(gòu)筑物,在海水飛沫沖刷處使用了鈦鋼復(fù)合材,在東京灣橫跨道路的建設(shè)中就使用了鈦材做橋墩的防濺軀干,每個(gè)橋墩的鈦材用量為0.9t以上。
3、 結(jié)論
綜上所述,鈦鋼復(fù)合板既具有鈦復(fù)層優(yōu)良的耐腐蝕性能,又具有基層碳鋼的強(qiáng)度和塑性,是耐腐蝕環(huán)境設(shè)備制造的理想選材,在石化、制鹽、電力、海水淡化、海洋工程等領(lǐng)域都得到推廣應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,并為節(jié)約稀貴金屬材料,創(chuàng)造綠色環(huán)保新生活做出了貢獻(xiàn)。隨著設(shè)備制造技術(shù)的逐步提高及鈦鋼復(fù)合板生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn),鈦鋼復(fù)合板的種類、規(guī)格將會不斷增加,其應(yīng)用領(lǐng)域也會更加廣泛和普遍,這必將為國民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展,為完成國家十二五規(guī)劃做出更大的貢獻(xiàn)。
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