रसायन विज्ञान में टाइटेनियम सामग्री का अनुप्रयोग

कुछ विकसित पूंजीवादी देशों के रासायनिक उद्योग में, औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम के विभिन्न ग्रेडों के उपयोग के अलावा, मिश्र धातु Ti~0.2%Pd (5% से नीचे) का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कुछ लोग सोचते हैं कि दबाव उपकरण, उच्च गति सेंट्रीफ्यूज और विभाजक भागों के निर्माण में उच्च शक्ति संक्षारण प्रतिरोधी ग्रेड 5 टाइटेनियम शीट का अनुप्रयोग बहुत महत्वपूर्ण और आशाजनक है। इस क्षेत्र में काफी काम चल रहा है.

ग्रेड 5 टाइटेनियम शीटएक अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी धातु है। टाइटेनियम के थर्मोडायनामिक डेटा से पता चलता है कि टाइटेनियम एक थर्मोडायनामिक रूप से बेहद अस्थिर धातु है। यदि टाइटेनियम को Ti2+ उत्पन्न करने के लिए विघटित किया जा सकता है, तो इसकी मानक इलेक्ट्रोड क्षमता बहुत नकारात्मक (-1.63V) है, और इसकी सतह हमेशा एक निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म से ढकी रहती है। इस तरह, टाइटेनियम की स्थिर क्षमता स्थिर रूप से एक सकारात्मक मूल्य पर आधारित होती है, उदाहरण के लिए, 25 डिग्री पर समुद्री जल में टाइटेनियम की स्थिर क्षमता लगभग +0.09V है। रसायन विज्ञान मैनुअल और पाठ्यपुस्तकों में, टाइटेनियम इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के अनुरूप मानक इलेक्ट्रोड क्षमताएं प्राप्त की जा सकती हैं। यह इंगित करने योग्य है कि वास्तव में इन आंकड़ों को सीधे मापा नहीं जाता है, लेकिन अक्सर केवल थर्मोडायनामिक डेटा से गणना की जा सकती है, और विभिन्न डेटा स्रोतों के कारण, कई अलग-अलग इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के लिए अलग-अलग डेटा दिखाई दे सकते हैं जो एक ही समय में व्यक्त किए जा सकते हैं। अजीब।

टाइटेनियम की इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के इलेक्ट्रोड संभावित डेटा से पता चलता है कि इसकी सतह बहुत सक्रिय है, और आमतौर पर हमेशा एक ऑक्साइड फिल्म से ढकी रहती है जो स्वाभाविक रूप से हवा में उत्पन्न होती है। इसलिए, टाइटेनियम का उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि टाइटेनियम की सतह पर हमेशा एक स्थिर, अत्यधिक चिपकने वाली और विशेष रूप से सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म होती है। वास्तव में, यह इस प्राकृतिक ऑक्साइड फिल्म की स्थिरता है जो टाइटेनियम के संक्षारण प्रतिरोध को निर्धारित करती है। संक्षारण प्रतिरोध, जिसमें टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु टाइटेनियम छड़ें, टाइटेनियम तार, टाइटेनियम प्लेटें आदि शामिल हैं, में मजबूत संक्षारण प्रतिरोध है, निश्चित रूप से, विभिन्न ब्रांडों का संक्षारण प्रतिरोध अलग है, हमने वेबसाइट की पिछली सामग्री में उल्लेख किया है, हालांकि, मैं जीत गया। आज मैं बहुत कुछ नहीं कहूंगा. सैद्धांतिक रूप से कहें तो, सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म का पी/बी अनुपात 1 से अधिक होना चाहिए। यदि यह 1 से कम है, तो ऑक्साइड फिल्म धातु की सतह को पूरी तरह से कवर नहीं कर सकती है, इसलिए सुरक्षात्मक भूमिका निभाना असंभव है। यदि यह अनुपात बहुत बड़ा है, तो ऑक्साइड फिल्म में संपीड़न तनाव तदनुसार बढ़ जाएगा, जिससे ऑक्साइड फिल्म आसानी से टूट जाएगी और इसकी रक्षा करने में विफल हो जाएगी। ऑक्साइड फिल्म की संरचना और संरचना के आधार पर टाइटेनियम का पी/बी अनुपात 1 और 2.5 के बीच है। विश्लेषण के इस मूल बिंदु से, टाइटेनियम की ऑक्साइड फिल्म में बेहतर सुरक्षा प्रदर्शन हो सकता है।

जब टाइटेनियम की सतह वायुमंडल या जलीय घोल के संपर्क में आती है, तो तुरंत एक नई ऑक्साइड फिल्म स्वचालित रूप से बन जाएगी। उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर वातावरण में ऑक्साइड फिल्म की मोटाई 1.2 ~ 1.6 एनएम है, और यह समय के साथ मोटी हो जाएगी। 70 दिनों के बाद, यह स्वाभाविक रूप से 5nm तक गाढ़ा हो जाएगा। 545 दिनों के बाद, यह धीरे-धीरे बढ़कर 8~9nm हो गया। कृत्रिम रूप से ऑक्सीकरण की स्थिति को मजबूत करना (जैसे हीटिंग, ऑक्सीडेंट या एनोडिक ऑक्सीकरण आदि का उपयोग करना) सतह ऑक्साइड फिल्म के विकास में तेजी ला सकता है और एक मोटी ऑक्साइड फिल्म प्राप्त कर सकता है, जिससे टाइटेनियम के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार हो सकता है। इसलिए, एनोडिक ऑक्सीकरण और थर्मल ऑक्सीकरण द्वारा बनाई गई ऑक्साइड फिल्म टाइटेनियम के संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार करेगी। अब हमारे ग्राहकों ने हमारे टाइटेनियम रॉड और टाइटेनियम तार के साथ कई समान उत्पाद बनाए हैं, जो दर्शाता है कि यह एक व्यवहार्य तरीका है।

चूँकि टाइटेनियम एक अपेक्षाकृत महंगी धातु है, इसलिए इसका उपयोग स्टील उपकरणों के लिए अस्तर सामग्री के रूप में किया जाना चाहिए। इसके पास पहले से ही 3.6 मीटर व्यास और 20 मीटर लंबाई वाले टाइटेनियम-लाइन वाले उपकरण बनाने का अनुभव है। टाइटेनियम और स्टील के थर्मल विस्तार के गुणांक के विभिन्न मूल्यों के कारण, एकल टावर खंड की लंबाई 2 मीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए। इसी कारण से, इस विधि का उपयोग वहां नहीं किया जा सकता जहां तापमान समय-समय पर बदलता रहता है। टाइटेनियम-लाइन वाले उपकरणों के स्टील शेल और टाइटेनियम अस्तर के बीच छोटे अंतर के कारण, ऐसे उपकरणों का उपयोग वैक्यूम और गर्मी हस्तांतरण वातावरण में नहीं किया जाना चाहिए।

उच्च दबाव, उच्च तापमान वाले उपकरण 2 मिमी टाइटेनियम के साथ स्टील से बने हो सकते हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका और पश्चिम जर्मनी में कुछ कंपनियां टाइटेनियम स्टील प्लेट और टाइटेनियम-क्लैड स्टील पाइप का उत्पादन करने के लिए विस्फोटक वेल्डिंग का उपयोग करती हैं। इस टाइटेनियम-लेपित प्लेट का अधिकतम आकार 2.5 मीटर है, और टाइटेनियम-लेपित परत की कतरनी ताकत लगभग 250 एमएन/एम2 है (न्यूनतम कतरनी ताकत 140 एमएन/एम2 है)। परत अधिकतर शुद्ध टाइटेनियम या टाइटेनियम-पैलेडियम मिश्र धातु से बनी होती है।

टाइटेनियम पाइपों के डिज़ाइन और उपयोग से पता चला है कि कम तापमान और छोटे पाइप व्यास की स्थितियों में, टाइटेनियम कोटिंग्स वाले पाइपों के उपयोग की तुलना में टाइटेनियम पाइपों का उपयोग अधिक किफायती और विश्वसनीय है। हालाँकि, 500 मिमी से अधिक व्यास वाले पाइपों के लिए, टाइटेनियम-लेपित पाइपों का उपयोग करना अधिक फायदेमंद है।

उच्च K और उच्च तापमान (250 डिग्री से नीचे) पर उपयोग के लिए स्तंभों सहित टाइटेनियम मोनोलिथिक संरचनाएं, हाल ही में विशेष रुचि प्राप्त कर रही हैं। 25 मिमी तक की दीवार मोटाई वाले टाइटेनियम उपकरण के निर्माण में अनुभव प्राप्त किया गया है।

वेल्डेड टाइटेनियम ट्यूबों का उपयोग हीट एक्सचेंज उपकरण की लागत को कम करने में एक महत्वपूर्ण कारक है। वेल्डेड टाइटेनियम ट्यूबों का उत्पादन करने वाले अमेरिकन टाइटेनियम कॉर्पोरेशन द्वारा जारी की गई जानकारी के अनुसार, वेल्डेड टाइटेनियम ट्यूबों की कीमत सीमलेस टाइटेनियम ट्यूबों की तुलना में 20% सस्ती है।

पतली दीवार वाली टाइटेनियम ट्यूब विशेष रूप से हीट एक्सचेंजर्स के लिए बनाई जाती हैं। जापान में पाइपलाइन बिछाने के लिए, 6×300 मिमी व्यास वाले पाइप का उत्पादन करने के अलावा, यह मानक विशेष आकार की फिटिंग का भी उत्पादन करता है: टी पाइप, 90 और 45 नल, और विभिन्न कैलिबर के विभिन्न व्यास के पाइप।

पूंजीवादी देशों में हीट एक्सचेंजर्स में मोटी दीवार वाली ट्यूबों का उपयोग केवल तभी किया जाता है जब अत्यंत आवश्यक हो। उदाहरण के लिए, अंतर-ट्यूब स्थान में 10 एमपीए के डिजाइन दबाव और लगभग 14 एमपीए के परीक्षण दबाव के साथ एक ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर के लिए, 19.05 मिमी के व्यास और 1.8 मिमी की दीवार की मोटाई के साथ एक निर्बाध टाइटेनियम ट्यूब स्थापित की जाती है।

यह देखा जा सकता है कि संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, जापान और पश्चिमी यूरोपीय देशों जैसे विकसित पूंजीवादी देशों में, रासायनिक उद्योग में ग्रेड 5 टाइटेनियम शीट की अनुप्रयोग विशेषताएं इस प्रकार हैं: व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विशेष आकार की कास्टिंग, और टाइटेनियम मिश्र धातु टीआई ~0.2 बेहतर संक्षारण प्रतिरोध %Pd के साथ; टाइटेनियम से पंक्तिबद्ध या पतली टाइटेनियम प्लेटों से लेपित स्टील उपकरण लागू करें; प्लेट हीट एक्सचेंजर्स के अनुप्रयोग को व्यापक रूप से बढ़ावा देना; ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स में पतली दीवार वाली टाइटेनियम ट्यूबों का उपयोग करें, और उपकरण और घटकों में पतली टाइटेनियम प्लेटों का उपयोग करें।