1、定義

石油化工用鈦餅是以鈦或鈦合金為原料，通過鍛造或軋制工藝制成的餅狀坯料或半成品，主要用于制造耐腐蝕、高強度的石油化工設備關鍵部件（如反應器內襯、閥門、泵體等）。

2、材質

常用牌號：

工業純鈦：TA1（Gr1）、TA2（Gr2），成本低，耐一般腐蝕。

耐蝕合金：TA9（Gr7，Ti-0.2Pd）、TA10（Gr12，Ti-0.3Mo-0.8Ni），添加鈀、鉬、鎳提升耐縫隙腐蝕和還原性介質能力。

高強度鈦合金：TC4（Gr5，Ti-6Al-4V），用于需高強耐疲勞的部件。

3、性能特點

耐腐蝕性：在含Cl⁻、H₂S、CO₂等介質中優于不銹鋼，尤其適合酸性油氣環境。

比強度高：密度僅為鋼的60%，但強度相當，降低設備自重。

耐熱性：長期使用溫度可達300℃（純鈦）或450℃（合金）。

生物惰性：無毒性，適用于制藥、食品級化工場景。

4、執行標準

國際：

ASTM B381（鍛件）、ASTM B348（棒坯）。

ASME SB381（壓力容器規范）。

中國：GB/T 16598-2013（鈦及鈦合金餅材）。

5、加工工藝

熔煉：真空自耗電弧爐（VAR）熔煉，確保低雜質（O、N含量＜0.15%）。

鍛造：多向模鍛或等溫鍛造，細化晶粒至5-10μm，提升力學性能。

熱處理：β相區固溶處理+時效強化（針對TC4等合金）。

表面處理：酸洗（HF+HNO₃混合液）去除氧化層，或噴砂強化表面。

6、關鍵技術

晶粒度控制：通過多道次鍛造和控溫（α+β兩相區加工）避免晶粒粗化。

焊接技術：氬弧焊（GTAW）需使用高純度氬氣保護，焊后需退火消除應力。

無損檢測：超聲波探傷（UT）檢測內部缺陷，滲透檢測（PT）排查表面裂紋。

7、加工流程

原料制備：海綿鈦→VAR熔煉→鑄錠（Φ500-1000mm）。

開坯鍛造：鑄錠加熱至950℃（β相區）鐓粗拔長，消除鑄造缺陷。

精鍛成型：在800-850℃（α+β區）模鍛至餅狀，厚度公差±2mm。

熱處理：純鈦退火（700℃×2h），TC4合金雙重退火（950℃固溶+550℃時效）。

機加工：車削/銑削至最終尺寸，表面粗糙度Ra≤3.2μm。

檢驗：UT檢測、化學分析、硬度測試（HB 200-300）。

8、具體應用領域

煉油廠：加氫反應器內構件（TA10抗H₂S腐蝕）、催化裂化裝置閥門。

天然氣處理：海底管道法蘭（TC4耐高壓）、LNG換熱器管板。

化工廠：PTA氧化反應器攪拌槳（TA9耐醋酸腐蝕）、氯堿電解槽電極。

9、與其他鈦合金材料對比

對比項	鈦餅（TA10/TC4）	鈦板/管（Gr2）	鈦鑄件（ZTA2）
強度	高（TC4抗拉≥895MPa）	中（純鈦≥345MPa）	低（鑄態強度下降20%）
耐蝕性	優（TA10耐還原性酸）	良（僅耐氧化性介質）	焊縫區易腐蝕
成本	高（鍛造工藝復雜）	低	中（鑄造模具費用高）
適用場景	高壓/復雜應力部件	常壓容器襯里	異形結構件

10、未來發展新領域

深海油氣開發：研發Ti6242（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo）合金，耐5000米深海高壓及低溫。

氫能源：鈦餅用于電解水制氫的質子交換膜（PEM）電解槽雙極板，抗氫脆。

增材制造：激光選區熔化（SLM）直接成型復雜結構鈦餅，減少材料浪費（如GE的3D打印燃油噴嘴）。

綠色冶煉：電解法提取鈦（FFC劍橋工藝）降低能耗，替代傳統克勞爾法。

總結

石油化工用鈦餅憑借其不可替代的耐蝕性和輕量化優勢，在苛刻環境中逐步取代傳統不銹鋼。未來隨著新合金開發和制造技術進步，其在新能源、深地工程等領域的應用將進一步擴展。

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