Tấm composite thép titan: Phương pháp liên kết, cấp độ và lĩnh vực ứng dụng

Tấm composite bằng thép titan, còn được gọi là tấm thép mạ titan, liên kết lớp titan-chống ăn mòn với đế bằng thép cacbon-chịu tải. Công trình chỉ đặt kim loại đắt tiền ở những nơi có môi trường mạnh tiếp xúc, trong khi kết cấu thép thông thường chịu áp lực và trọng lượng. Sự phân công lao động đó là điều làm cho vật liệu trở nên kinh tế trong các tàu lớn và đó cũng là lý do tại sao quy trình sản xuất quyết định ứng dụng nào mà một tấm pin nhất định có thể phục vụ.

Tấm composite thép titan là gì

Bảng điều khiển là một tấm nhiều lớp hai{0}}hoặc ba{1}}lớp. Lớp phủ titan thường chiếm từ 5 đến 20% tổng độ dày, phần còn lại được đảm nhận bởi tấm lót bằng thép. Bởi vì hai kim loại được liên kết bằng phương pháp luyện kim chứ không phải được gắn chặt về mặt cơ học, hỗn hợp hoạt động như một bộ phận giữ-áp suất duy nhất: liên kết truyền lực cắt, do đó lớp bọc không cần phải tự chịu ứng suất vòng. Đây là đặc tính cho phép một bình bọc được thiết kế và đóng dấu như một bộ phận duy nhất trong khi vẫn có bề mặt được làm ướt bằng titan.

Hai dòng sản phẩm được giao dịch. Tấm dày được tạo ra bằng liên kết nổ và liên kết cuộn tấm dày và được sử dụng làm vật liệu kết cấu chống ăn mòn-. Tấm mỏng được sản xuất bằng phương pháp cán nóng liên tục và được sử dụng chủ yếu làm lớp lót cho kết cấu thép hàng hải.

Tấm dày: Liên kết nổ và liên kết cuộn

Liên kết nổ sẽ kích hoạt một lượng điện tích có kiểm soát trên tấm phủ titan để hai bề mặt va chạm một góc, bắn bay màng oxit của chúng và hàn dưới áp suất. Thay vào đó, liên kết cuộn tấm dày tập hợp các chồng và giảm nhiệt trong máy nghiền tấm nặng. Cả hai phương pháp đều tạo ra hỗn hợp dày, có thể hàn được, nhưng giới hạn thực tế của chúng khác nhau và những giới hạn đó xác định kích thước tấm mà nhà chế tạo có thể đặt hàng.

Quá trình	Sản phẩm	Phạm vi ốp điển hình	Đặc trưng	Công dụng chính
Liên kết nổ	Tấm dày	2 - 10 mm titan trên đế thép cacbon	Tấm đơn lớn, kết hợp độ dày rộng, không cần lớp xen kẽ cho hầu hết các loại	Tấm kết cấu chống ăn mòn-cho bình và tấm ống
Liên kết cuộn tấm dày	Tấm dày	Lớp phủ mỏng hơn, dung sai độ dày chặt hơn	Bề mặt hoàn thiện và độ phẳng tốt hơn, bị giới hạn bởi chiều rộng máy nghiền	Thiết bị chịu áp lực yêu cầu dung sai chặt chẽ
Cán nóng liên tục	Tấm mỏng, cuộn	Lớp titan mỏng trên dải thép	Chiều dài cuộn dài, phù hợp với tấm lót	Lớp lót kết cấu thép hàng hải

Tấm dày được chế tạo theo một trong hai tuyến đầu tiên được cung cấp theo các thông số kỹ thuật của tấm composite như ASTM B898 dành cho tấm phủ kim loại phản ứng và chịu lửa và theo GB/T 8547 dành cho tấm thép mạ titan. Những tài liệu đó xác định các yêu cầu về chất lượng liên kết, dung sai độ dày lớp phủ cho phép và độ bền cắt tối thiểu mà tấm hoàn thiện phải chứng minh.

Tấm mỏng cán nóng liên tục để lót biển

Cán nóng liên tục tạo ra hỗn hợp mỏng ở dạng cuộn, làm thay đổi tính kinh tế của diện tích bề mặt lớn. Thay vì chế tạo các tấm dày riêng lẻ, sân có thể trải một lớp lót liên tục và gắn nó vào kết cấu thép, giúp giảm số lượng đường nối và lượng hàn ở mặt-chống ăn mòn. Đây là lý do tại sao tuyến đường này gắn liền với các kết cấu thép hàng hải và công trình dân dụng hàng hải: tường bến, cửa âu thuyền, mặt cọc ván thép, khu vực giàn khoan ngoài khơi và các công trình tương tự, nơi nước biển tấn công liên tục và nơi có bề mặt titan dài, không bị gián đoạn có giá trị hơn độ dày tấm.

Vì lớp titan mỏng nên vật liệu này không nhằm mục đích chịu tải trọng kết cấu. Chức năng của nó là cách ly nền thép khỏi sự tấn công của clorua và do đó thiết kế phụ thuộc vào phần thép để đảm bảo độ bền và độ bền của lớp bọc.

Các lĩnh vực ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế biến

Trường ứng dụng	Ví dụ về thiết bị	Tại sao composite phù hợp
Thiết bị hóa chất	Thiết bị, lò phản ứng, cột, bình chứa axit terephthalic tinh khiết	Dịch vụ axit axetic và bromua tấn công thép nhưng được xử lý bằng titan; mặt sau bằng thép chịu áp lực
Trao đổi nhiệt	Tấm ống ngưng tụ, nắp kênh	Tấm ống cần có độ dày tối đa tại các lỗ ống có mặt titan tiếp xúc với nước làm mát
Phát điện	Bình ngưng, bộ phận khử lưu huỳnh khí thải, hộp nước	Nước làm mát chứa clorua-và khí ngưng tụ có tính axit cần có bề mặt làm ướt bằng titan
Kết cấu thép biển	Lót chân sàn, mặt cọc, cổng	Tấm cán liên tục cung cấp một rào cản titan liền mạch lớn
Kỹ thuật dân dụng biển	Tường bến, kết cấu âu thuyền, hầm ngâm	Tiếp xúc lâu dài với nước biển-với khả năng bảo trì hạn chế

Nguyên nhân chung là môi trường sử dụng trong đó thép carbon trơn sẽ bị ăn mòn quá nhanh và titan rắn sẽ không thể chấp nhận được ở độ dày yêu cầu. Hỗn hợp này giải quyết cả hai hạn chế cùng một lúc, đó là lý do tại sao nó xuất hiện trong cùng dòng thiết bị trong các lĩnh vực hóa dầu, điện và hàng hải.

Điểm kiểm tra và chất lượng

Tính toàn vẹn của liên kết: kiểm tra siêu âm trên toàn bộ bề mặt tấm là phương pháp được chấp nhận để phát hiện các khu vực không được liên kết và tiêu chí chấp nhận phải được ghi vào đơn đặt hàng.

Độ bền cắt: thông số kỹ thuật tổng hợp đặt ra độ bền cắt liên kết tối thiểu, thường được chỉ định ở mức không nhỏ hơn 140 MPa đối với tấm thép titan và phải được xác minh trên mẫu từ lô được giao.

Độ dày lớp phủ: được đo ở một lưới xác định sao cho lượng lớp phủ tối thiểu còn lại sau khi cán hoặc tạo hình vẫn đủ để cho phép ăn mòn.

Độ phẳng và tình trạng cạnh: tấm dày phải đủ phẳng để chế tạo mà không cần phải làm lại quá nhiều, và các cạnh phải sạch để lớp titan không bị hư hỏng cơ học trong quá trình xử lý.

Chứng minh khả năng hàn: việc đánh giá quy trình sử dụng tổ hợp kim loại phụ dự định xác nhận rằng mặt phủ có thể được nối trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn trong vùng hàn.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Tấm composite thép titan dùng để làm gì?
Nó được sử dụng ở những nơi cần có bề mặt titan chống ăn mòn-trên bộ phận chịu áp lực hoặc kết cấu, bao gồm thiết bị hóa học để sản xuất axit terephthalic tinh khiết, tấm ống ngưng tụ, thiết bị phát điện và lớp lót của kết cấu thép hàng hải.

Hỏi: Sự khác biệt giữa tấm composite liên kết nổ và tấm composite cán nóng là gì?
Liên kết nổ và liên kết cuộn tấm dày đều tạo ra tấm dày cho dịch vụ kết cấu và chịu áp lực. Cán nóng liên tục tạo ra tấm mỏng ở dạng cuộn, chủ yếu được sử dụng làm lớp lót hàng hải nơi cần có bề mặt liên tục lớn.

Hỏi: Vật liệu composite có thể tự chịu áp lực không?
Đúng. Liên kết truyền lực cắt giữa lớp titan và đế thép, do đó, cụm lắp ráp có thể được thiết kế như một bộ phận-giữ áp suất duy nhất thay vì một lớp lót chống ăn mòn-không có vai trò cấu trúc.

Hỏi: Chất lượng trái phiếu được xác minh như thế nào?
Kiểm tra siêu âm trên toàn bộ bề mặt sẽ phát hiện các vùng không liên kết và kiểm tra độ cắt của mẫu sẽ xác nhận độ bền liên kết so với giới hạn được nêu trong thông số kỹ thuật của tấm composite.

Hỏi: Tại sao lớp titan được giữ mỏng?
Titan là yếu tố quyết định chi phí, vì vậy lớp phủ có kích thước phù hợp để cung cấp khả năng chống ăn mòn theo yêu cầu dịch vụ. Độ dày bổ sung được cung cấp bởi tấm lót bằng thép, rẻ hơn nhiều trên mỗi đơn vị cường độ.

Hỏi: Tiêu chuẩn nào áp dụng cho tấm thép mạ titan?
ASTM B898 bao gồm tấm mạ kim loại phản ứng và chịu lửa, và GB/T 8547 bao gồm tấm thép mạ titan. Đơn đặt hàng phải nêu rõ tài liệu nào điều chỉnh các tiêu chí trái phiếu.