Vật liệu titan không phải là một loại duy nhất. Theo sự khác biệt về hàm lượng tạp chất và các nguyên tố hợp kim, titan có thể được chia thành titan nguyên chất công nghiệp và các hợp kim titan khác nhau, với các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và hiệu suất xử lý khác nhau. Đối với ống sưởi titan, loại được sử dụng phổ biến nhất là titan nguyên chất công nghiệp TA1 và TA2, và một số trường hợp đặc biệt sử dụng hợp kim titan như TC4. Hiểu được sự khác biệt về hiệu suất của các loại titan khác nhau giúp lựa chọn vật liệu phù hợp nhất theo điều kiện làm việc thực tế.
Titan nguyên chất công nghiệp là loại được sử dụng rộng rãi nhất cho ống sưởi ấm. Theo hàm lượng các nguyên tố tạp chất như sắt, oxy và nitơ, titan nguyên chất công nghiệp được chia thành các loại khác nhau. Tiêu chuẩn nội địa TA1 và TA2 tương ứng với tiêu chuẩn quốc tế cấp 1 và cấp 2. Số cấp càng thấp thì độ tinh khiết càng cao, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn càng tốt, nhưng độ bền càng thấp. TA1 (Cấp 1) có độ tinh khiết cao nhất, độ dẻo và hiệu suất dập tốt nhất, dễ uốn cong và tạo hình. Nó phù hợp để gia nhiệt các ống có hình dạng phức tạp và nhiều quy trình uốn. Khả năng chống ăn mòn của nó cũng là tốt nhất trong số titan nguyên chất công nghiệp, nhưng độ bền của nó tương đối thấp.
TA2 (Cấp 2) là loại ống gia nhiệt titan được sử dụng phổ biến nhất và cũng là điểm cân bằng của hiệu suất toàn diện. So với TA1, TA2 có hàm lượng tạp chất cao hơn một chút, độ bền và độ cứng cao hơn, đồng thời có thể chịu được áp suất và dòng chảy cao hơn. Khả năng chống ăn mòn thấp hơn TA1 một chút, nhưng sự khác biệt là rất nhỏ trong hầu hết các môi trường ăn mòn, hoàn toàn đủ cho các ứng dụng hóa học và nước biển thông thường. Do độ bền cân bằng, khả năng chống ăn mòn và giá thành, TA2 đã trở thành vật liệu được ưa chuộng cho hầu hết các ống gia nhiệt và ống trao đổi nhiệt bằng titan.
Các hợp kim titan như TC4 (Ti-6Al-4V, Cấp 5) hiếm khi được sử dụng trong các ống gia nhiệt thông thường. TC4 là hợp kim titan loại +, có độ bền gần gấp đôi so với titan nguyên chất và có thể chịu được áp suất và tải trọng cơ học cao hơn. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của TC4 thấp hơn một chút so với titan nguyên chất công nghiệp ở một số môi trường, quá trình hàn khó khăn hơn và giá thành cao hơn. Ống sưởi hợp kim titan thường chỉ được sử dụng trong những dịp đặc biệt với yêu cầu áp suất cao, độ bền cao, chẳng hạn như thiết bị dưới biển sâu và hệ thống trao đổi nhiệt áp suất cao.
Về khả năng chống ăn mòn, titan nguyên chất công nghiệp nhìn chung tốt hơn hợp kim titan trong hầu hết các môi trường hóa học. Việc bổ sung các nguyên tố hợp kim giúp cải thiện độ bền nhưng có thể làm giảm độ ổn định của màng thụ động trong một số môi trường cụ thể. Trong nước biển, axit nitric loãng, axit cromic và các môi trường khác, TA1 và TA2 có hiệu suất tuyệt vời gần như giống nhau; trong việc khử các axit như axit clohydric và axit sulfuric, TA1 có độ tinh khiết-cao có hiệu suất tốt hơn một chút. Đối với môi trường ăn mòn mạnh, nên sử dụng TA1 trước để có được khả năng chống ăn mòn tốt nhất.
Về mặt gia công, chế tạo, TA1 có độ dẻo tốt, dễ uốn, giãn nở và hàn; TA2 có độ dẻo vừa phải và cũng có thể đáp ứng yêu cầu xử lý của các ống gia nhiệt thông thường; Hợp kim titan TC4 có độ dẻo kém ở nhiệt độ phòng, yêu cầu xử lý nóng và yêu cầu quá trình hàn cũng cao hơn.
Bảng 2 So sánh hiệu suất của các loại Titan phổ biến cho ống sưởi
表格
| Lớp titan | Tương đương quốc tế | Độ bền kéo | Chống ăn mòn | Khả năng định dạng | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|---|
| TA1 | Lớp 1 | ~240 MPa | Tốt nhất | Xuất sắc | Ống có hình dạng phức tạp, tình huống ăn mòn mạnh |
| TA2 | Lớp 2 | ~345 MPa | Xuất sắc | Tốt | Ống sưởi thông thường, nước biển, hóa chất |
| TA3 | Lớp 3 | ~450 MPa | Tốt | Tổng quan | Yêu cầu về độ bền-cao, ăn mòn chung |
| TC4 (Ti-6Al-4V) | lớp 5 | ~895 MPa | Vừa phải | Nghèo | Áp suất cao, tải trọng cao trong những dịp đặc biệt |
Việc lựa chọn hợp lý các loại titan theo điều kiện làm việc thực tế có thể đạt được sự cân bằng tốt nhất về hiệu suất và chi phí cho các ống gia nhiệt titan.
