Les matériaux en titane ne sont pas d'une seule qualité. Selon la différence de teneur en impuretés et d'éléments d'alliage, le titane peut être divisé en titane pur industriel et en divers alliages de titane, avec des propriétés mécaniques, une résistance à la corrosion et des performances de traitement différentes. Pour les tubes chauffants en titane, les qualités les plus couramment utilisées sont le titane pur industriel TA1 et TA2, et certaines occasions spéciales utilisent des alliages de titane tels que TC4. Comprendre les différences de performances des différentes qualités de titane permet de sélectionner le matériau le plus approprié en fonction des conditions de travail réelles.
Le titane pur industriel est la catégorie la plus utilisée pour les tubes chauffants. Selon la teneur en éléments d'impuretés tels que le fer, l'oxygène et l'azote, le titane pur industriel est divisé en différentes qualités. Les normes nationales TA1 et TA2 correspondent respectivement aux niveaux internationaux 1 et 2. Plus le numéro de grade est bas, plus la pureté est élevée, meilleure est la plasticité et la résistance à la corrosion, mais plus la résistance est faible. TA1 (Grade 1) a la plus haute pureté, la meilleure ductilité et performances d’estampage, et est facile à plier et à former. Il convient au chauffage de tubes aux formes complexes et à de nombreux procédés de pliage. Sa résistance à la corrosion est également la meilleure parmi les titanes purs industriels, mais sa résistance est relativement faible.
TA2 (Grade 2) est la qualité la plus couramment utilisée pour les tubes chauffants en titane, et c'est également le point d'équilibre des performances globales. Comparé au TA1, le TA2 a une teneur en impuretés légèrement plus élevée, une résistance et une dureté plus élevées et peut résister à un récurage à pression et à débit plus élevés. La résistance à la corrosion est légèrement inférieure à celle du TA1, mais la différence est très faible dans la plupart des environnements corrosifs, ce qui est tout à fait suffisant pour les applications classiques à base d'eau de mer et de produits chimiques. En raison de sa résistance équilibrée, de sa résistance à la corrosion et de son coût, le TA2 est devenu le matériau préféré pour la plupart des tubes chauffants et des tubes d'échange thermique en titane.
Les alliages de titane tels que TC4 (Ti-6Al-4V, Grade 5) sont rarement utilisés dans les tubes chauffants conventionnels. TC4 est un alliage de titane de type +, avec une résistance près de deux fois supérieure à celle du titane pur, et peut résister à une pression et une charge mécanique plus élevées. Cependant, la résistance à la corrosion du TC4 est légèrement inférieure à celle du titane pur industriel dans certains milieux, et le processus de soudage est plus difficile et le coût est plus élevé. Les tubes chauffants en alliage de titane ne sont généralement utilisés que dans des occasions spéciales nécessitant une pression et une résistance élevées, telles que les équipements en haute mer et les systèmes d'échange de chaleur à haute pression.
En termes de résistance à la corrosion, le titane pur industriel est généralement meilleur que les alliages de titane dans la plupart des environnements chimiques. L'ajout d'éléments d'alliage améliore la résistance mais peut réduire la stabilité du film passif dans certains milieux spécifiques. Dans l'eau de mer, l'acide nitrique dilué, l'acide chromique et d'autres milieux, TA1 et TA2 ont presque les mêmes excellentes performances ; dans les acides réducteurs tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique, le TA1 de haute -pureté a des performances légèrement meilleures. Pour les environnements à forte corrosion, il est recommandé d’utiliser en premier TA1 pour obtenir la meilleure résistance à la corrosion.
En termes de traitement et de fabrication, TA1 a une bonne plasticité et est facile à plier, à dilater et à souder ; TA2 a une plasticité modérée et peut également répondre aux exigences de traitement des tubes chauffants conventionnels ; L'alliage de titane TC4 a une mauvaise plasticité à température ambiante, nécessite un traitement à chaud et les exigences du processus de soudage sont également plus élevées.
Tableau 2 Comparaison des performances des qualités de titane courantes pour les tubes chauffants
表格
| Qualité titane | Équivalent international | Résistance à la traction | Résistance à la corrosion | Formabilité | Application typique |
|---|---|---|---|---|---|
| TA1 | 1re année | ~240 MPa | Meilleur | Excellent | Tubes de forme complexe, scénarios de corrosion forts |
| TA2 | 2e année | ~345 MPa | Excellent | Bien | Tubes chauffants conventionnels, eau de mer, chimique |
| TA3 | 3e année | ~450 MPa | Bien | Général | Exigences-de résistance élevées, corrosion générale |
| TC4 (Ti-6Al-4V) | 5e année | ~895 MPa | Modéré | Pauvre | Occasions spéciales à haute pression et à charge élevée |
Une sélection raisonnable des qualités de titane en fonction des conditions de travail réelles peut permettre d'obtenir le meilleur équilibre entre performances et coût pour les tubes chauffants en titane.
