Григорий Николаев - Металл Века

Не во всех случаях так уж необходимо, чтобы аппаратура была изготовлена целиком из титана. Нередко достаточно и того, что стойкий против коррозии металл будет защищать только внутреннюю ее поверхность, только те места, которые непосредственно соприкасаются с агрессивной средой. Основная же масса конструкции может быть изготовлена из обычной стали, прочность которой достаточна, чтобы выдерживать большие давления. Таким образом достигается оптимальный вариант использования титана, который незначительно удорожает стоимость оборудования.

Но сварка титана с другими металлами практически невозможна. Как же соединяют титан со сталью? Существует несколько методов. Когда оборудование не предназначено для работы при высоких температурах и не подвергается воздействию вакуума, поверхность его футеруют (выкладывают) тонким слоем титана.

Но футерованное оборудование нельзя применять при температурах выше 100 °С, так как при нагревании сталь расширяется значительно в большей степени, чем титан, что и приводит к повреждению футерованной конструкции. Кроме того, наличие зазора между футеровкой и кожухом не позволяет применять такое оборудование в процессах, связанных с воздействием вакуума.

В этом случае для изготовления оборудования используют двухслойный металл (титан — сталь), где слой титана составляет от одной двадцатой до одной пятой части всей толщины металла. Слой титана обеспечивает коррозионную стойкость, а более дешевый материал — заданные механические характеристики. Титан и сталь соединяют друг с другом при помощи взрывной волны или методом прокатки в вакууме. В результате материалы связаны между собой не просто механически, а физически, что приводит к улучшению теплопередачи и позволяет оборудованию из двухслойного металла выдерживать повторяющиеся нагревы до 500 °С и более и закалку в воде.

Из биметалла титан — сталь изготовляют такое оборудование, 154 как варочные котлы и отбельные башни целлюлозно-бумажного производства, емкости и колонны, применяемые в нефтехимии и металлургии. Использование биметаллического листа взамен цельнотитанового дает существенную экономию.

Другой путь снижения стоимости титановых изделий — изготовление их методом фасонного литья. Замена поковок фасонными отливками снижает расход металла в 3 с лишним раза, уменьшает трудоемкость механической обработки. Каждая тонна фасонных отливок, используемых взамен поковок, экономит более 20 тысяч рублей. Методом литья изготовляют запорную арматуру, части насосов, приборов, детали, применяемые в машиностроении.

В промышленности при производстве и обработке титана образуется большое количество отходов, состоящих из титановой губки, стружки, обрезки, кусков, лома. Основная масса этих отходов не используется, а накапливается на предприятиях, где отходы различных сплавов перемешиваются друг с другом и загрязняются. Специалисты давно уже задумываются над тем, как использовать этот металл.

Наиболее целесообразно перерабатывать отходы титана во вторичные сплавы. Эти сплавы несколько уступают основным по однородности, прочности и другим механическим характеристикам. Загрязненность примесями приводит к тому, что их стойкость против коррозии ниже, чем у серийных сплавов, и тем не менее вторичные титановые сплавы в достаточной степени прочны и коррозионностойки. Их можно с успехом и большой пользой применять в химической, нефтеперерабатьюающей, легкой, пищевой промышленности.

Сейчас ведутся опытно-промышленные разработки вторичных сплавов и изделий из них, получаемых методом литья. Вторичные титановые сплавы во. многих агрессивных средах по своей коррозионной стойкости незначительно уступают первичным сплавам, а в некоторых средах даже превосходят их. Что же касается их стоимости, то при широком производстве они будут дешевле первичных на 25—30 процентов.

Многие изделия, изготовляемые из монолитного титана, с успехом можно делать из титановых порошков, что в значительной степени уменьшает стоимость продукции за счет резкого снижения отходов. Если при изготовлении деталей из обычного монолитного титана в отходы идет 50—70 процентов используемого металла, то при изготовлении тех же деталей из порошков (или, как говорят иначе, методом металлокерамики) в отходы идет всего 5—10 процентов титана. Вместе с тем титановая металлокерамика сохраняет все положительные свойства монолитного металла: легкость и прочность, стойкость в агрессивных средах, пластичность, способность поглощать газы.

В нашей стране накоплен немалый опыт по производству компактных изделий из титановой металлокерамики, ведется строительство новых и расширение действующих участков, изготовляющих методами порошковой металлургии различные титановые изделия. Институт титана совместно с некоторыми головными институтами различных отраслей промышленности проводит работы по совершенствованию технологии изготовления титановых металлокерамических изделий. Идет подготовка к выпуску опытно-промышленных партий деталей для машиностроения, в частности колец компрессора, защелок, для замка дверцы автомобиля ^Запорожец”, шатунов для двигателя автомобиля ”Москвич”.

На одном из металлообрабатывающих заводов за счет выпуска деталей из титановых порошков ежегодно получают экономию 100 тысяч рублей. При этом стоимость деталей снижена наполовину.

Пусть у читателя не возникает недоумения по поводу того, что из порошка (!) изготовляют детали, способные выдерживать большие механические нагрузки. Дело в том, что металлокерамика совсем не похожа на ”куличи”, которые делают дети из песка. Изделия из порошков монолитны, прочны, звенят гулким металлическим звоном. Их получают прессованием на мощных прессах, затем подвергают спеканию при высоких температурах в атмосфере инертных газов, с тем чтобы схватившиеся друг с другом частички прочно закрепились.

Впрочем, иногда необходимо, чтобы изделия из титанового порошка были не монолитными, а пористыми — в том случае, когда делают фильтрующие элементы.

Сделать такие элементы из обычного монолитного титана невозможно, а из порошка — очень легко и просто. Порошок прессуют таким образом, что между его частицами остаются микроскопические промежутки — поры, причем можно получить их строго определенной, заданной величины.

Фильтрующие элементы из титана применяются в тех производствах, где необходимо очищать от примесей агрессивные жидкости и газы. Титановые фильтры отличаются высокой стойкостью против коррозии, большой производительностью, они тщательно очищают растворы и газовые смеси. В нефтехимической промышленности они приходят на смену фильтрам из бронзы и фосфора, которые хрупки и недостаточно стойки.