Kołnierze tytanowe, jako elementy połączeń rur, odgrywają kluczową rolę w systemach przemysłowych. Gęstość tytanu wynosi około 4,43-4,5 g/cm³, co stanowi zaledwie 60% gęstości zwykłej stali. To znacznie zmniejsza ogólną wagę systemu rurociągów, może znacznie zredukować wagę korpusu silnika i poprawić efektywność paliwową. Jednocześnie jest to szczególnie istotne w takich dziedzinach jak lotnictwo. Na przykład, kołnierze tytanowe są używane w hydraulicznych systemach samolotów. Wytrzymałość na rozciąganie stopów tytanu sięga nawet ponad 895 MPa, a granica plastyczności przekracza 825 MPa. Ta wysoka wytrzymałość pozwala im wytrzymać ogromne ciśnienie wewnętrzne w wysokociśnieniowych systemach rurociągów bez ulegania deformacjom plastycznym. Co więcej, bardzo ceniona w przemyśle jest odporność na korozję kołnierzy ze stopów tytanu. W trudnych warunkach, takich jak inżynieria chemiczna i inżynieria morska, kołnierze tytanowe wykazują niezwykle silną odporność na wodę morską, solankę, jony chlorkowe, silne kwasy (takie jak kwas siarkowy i kwas azotowy) oraz silne media alkaliczne. Jednocześnie gęsty film tlenkowy utworzony na powierzchni tytanu może automatycznie naprawiać się i zapobiegać przenikaniu mediów korozyjnych do podłoża. W systemach odsalania wody morskiej żywotność kołnierzy tytanowych może być ponad dziesięciokrotnie dłuższa niż kołnierzy ze stali węglowej, co czyni je niemal jedynym wyborem dla takich zastosowań.
Trójwymiarowy model podejmowania decyzji dotyczących doboru materiału
Wymiar środowiska korozyjnego
Dla mediów zawierających jony chlorkowe (takie jak woda morska i wybielacz) preferowane są gatunki TA9 (Ti-0,2Pd) lub Gr7, ponieważ ich odporność na korozję szczelinową jest 10 razy wyższa niż czystego tytanu. W środowiskach silnie redukujących kwasy (takich jak 10% wrzący kwas siarkowy) należy wybrać TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni). Jego odporność na korozję przekracza odporność czystego tytanu o trzy rzędy wielkości. W przypadku roztworów alkalicznych o wysokim stężeniu (takich jak produkcja sody kaustycznej) zaleca się stosowanie czystego tytanu TA1, ponieważ tworzy on ochronny film tytanianu sodu w środowisku o pH>12
Wymiar wydajności mechanicznej
Dla systemów wysokociśnieniowych (PN≥10,0 MPa) preferowane są odkuwki TC4 (Ti-6Al-4V), o granicy plastyczności powyżej 825 MPa. Dla warunków pracy w niskich temperaturach (takich jak systemy LNG) należy stosować stopy o bardzo niskiej zawartości pierwiastków, takie jak TA7 ELI lub Ti5Al-2,5Sn ELI. Aby zapewnić udarność w temperaturze -196℃, dla zastosowań obciążonych cyklicznie zalecane są kołnierze kute TA3, ponieważ ich wytrzymałość zmęczeniowa jest o 30% wyższa niż odlewów
Wymiar korzyści kosztowych
Dla konwencjonalnych niskociśnieniowych systemów wodnych można wybrać kołnierze walcowane TA2, których koszt wynosi zaledwie 60% kosztu TC4. Chociaż luźna struktura kołnierza zwiększa koszty materiałowe, wydajność instalacji poprawia się o 40%, co czyni go szczególnie odpowiednim dla fabryk z krótkimi oknami konserwacyjnymi
Wybór typów kołnierzy tytanowych
Kołnierz szyjkowy tytanowy
Kołnierze szyjkowe tytanowe doskonale radzą sobie z ciśnieniem i temperaturą. Idealne do wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych systemów rurociągów, zapewniają bezpieczne połączenia z trwałością.
Kołnierze wsuwane tytanowe
Kołnierze wsuwane to złączki rurowe służące do łączenia dwóch odcinków rur. Są powszechnie stosowane w zastosowaniach wysokociśnieniowych i zostały zaprojektowane tak, aby bezpiecznie trzymać rurę na miejscu, jednocześnie umożliwiając łatwą instalację i demontaż. Kołnierz ma okrągłą podstawę z podniesioną powierzchnią, połączoną z rurą za pomocą śrub i wkrętów.
Kołnierz gwintowany tytanowy
Kołnierz gwintowany składa się z dwóch połówek, które są skręcone razem. Jedna połowa ma połączenie gwintowane, a druga połowa ma połączenie kołnierzowe. Służy do łączenia rur bez spawania, co czyni go odpowiednim dla systemów, w których wymagany jest demontaż.
Kołnierz spawalniczy płaski tytanowy
Płaski kołnierz spawalniczy tytanowy jest najpopularniejszym rodzajem kołnierza, wykonanym z czystego tytanu lub stopu tytanu. Płaskie kołnierze spawalnicze tytanowe są powszechnie używane do wkładania rury do otworu wewnętrznego kołnierza do odpowiedniej pozycji, a następnie spawania zakładkowego. Rodzaje powierzchni uszczelniających płaskich kołnierzy spawalniczych tytanowych obejmują płaskie i podniesione panele płaskich kołnierzy spawalniczych. Zazwyczaj odnosi się do otworów kilku otworów mocujących na obwodzie dyskowatego korpusu metalowego, które są często używane do łączenia innych rzeczy. Kołnierze tytanowe są używane parami, a śruby łączą dwa kołnierze.
Kołnierze tytanowe, dzięki swoim unikalnym, wszechstronnym właściwościom, odgrywają niezastąpioną rolę we wszystkich kluczowych dziedzinach współczesnego przemysłu. Od trudnego środowiska korozyjnego głębin morskich po ekstremalne warunki temperaturowe w kosmosie, od wymagań dotyczących biokompatybilności wewnątrz ludzkiego ciała po scenariusze wysokiego promieniowania reaktorów jądrowych, kołnierze tytanowe wykazały wyjątkową adaptowalność i niezawodność.
