大型钛设备局部结构设计优化探析

贺旭明，孙万仓

（西安优耐特容器制造有限公司，陕西 西安 710201）

1 前言

钛在地壳中的储量很丰富，在地壳外层16km的范围内钛约占0.6%，居各种元素的第9位。而在结构金属中仅次于铝、铁和镁，占第4位。钛矿多为钛铁矿，其冶炼提纯需要消耗大量的能量，且钛的活性高，熔炼时需在真空炉中进行，造成了实际成品钛材价格相对较高，约为钢材的20多倍。但钛材资源丰富，且具有优良的耐蚀性、较高的屈强比和稳定的材料加工特性，在石油化工领域越来越多地被采用。随着化工装置发展得大型化，钛制化工设备的大型化发展趋势也越来越明显。

钛材加工成设备，一般采用纯钛材、钛钢复合板和钢壳体衬钛材三种方式。具体采用哪种方式，一般根据使用工况和设备造价来决定。对于一些低压或真空工况下的大型容器，因采用钛钢复合板制备，一方面可靠性较低，另一方面，设备造价也较高，而钛松衬大型容器可靠性差，易发生泄漏，所以，纯钛制造的大型储罐类容器也较多地被应用。

对于大型的钛制容器，在设计时其设备壁厚往往不再是由内部的操作压力决定，而更多地是满足其承受的外压和局部压应力引起的刚度失稳。如果仅通过增加壳体壁厚来解决，其经济性就是一个非常值得考虑的问题。分析此类钛制容器的特点，会发现一方面由于钛材较贵，为经济、合理使用钛材，在不与腐蚀介质接触的部位，应尽量不用钛制零件，另一方面，除爆炸焊接和钎焊外，钛不能直接熔焊在钢上，因此，与钛壳体直接焊接的支撑件、加强件等不得不采用纯钛材来制作。……