Propriedades das ligas de titânio fundido e suas aplicações na indústria de válvulas
Aug 13, 2025
Comparados aos materiais de liga convencionais, as ligas de titânio oferecem inúmeras vantagens, incluindo baixa densidade, alta resistência específica, resistência à corrosão e excelente desempenho de alta e baixa temperatura. Portanto, eles estão encontrando uma aplicação generalizada em uma ampla gama de campos, incluindo a indústria petroquímica, ambientes marinhos, biomedicina, aeroespacial, indústria automotiva e construção naval. As ligas de titânio fundidas são obtidas pela fundição de ligas de titânio em formas desejadas. A liga mais usada é o ZTC4 (TI-6Al-4V), que oferece desempenho estável de processamento, excelente resistência e resistência à fratura (abaixo de 350 graus).
Como componentes de controle -chave nos sistemas de transporte de tubulações para vários ambientes especiais e meios de fluido especializados, as válvulas se tornaram um componente vital de muitos equipamentos de produção e são indispensáveis para praticamente todos os setores. Devido aos variados requisitos ambientais, de temperatura e mídia em vários setores, a seleção de materiais da válvula é crucial e amplamente valorizada. As válvulas fabricadas principalmente com ligas de titânio e ligas de titânio fundidas mantêm amplas perspectivas na indústria de válvulas devido às suas propriedades superiores, incluindo resistência à corrosão, excelente desempenho de alta e baixa temperatura e alta resistência.
1. Ligas de titânio fundidas comumente usadas
1.1 tipos
Com os avanços tecnológicos e as necessidades de produção, várias ligas de titânio fundido foram desenvolvidas e aplicadas em uma ampla gama de campos. Com base em sua composição fotográfica, as ligas de titânio fundidas podem ser divididas em três tipos :,, + . Com base em sua força, eles podem ser categorizados em ligas de titânio de média resistência e alta resistência. Com base em sua temperatura operacional, eles podem ser divididos em ligas de titânio de baixa temperatura (temperatura ambiente ou abaixo), ligas de titânio de temperatura média (400 graus), ligas de titânio de alta temperatura (500 graus ou mais) e ligas de titânio resistentes a flame. Como pode ser visto, as ligas de titânio fundidas têm uma ampla gama de aplicações, cobrindo quase todos os aspectos e possuindo alto valor de mercado.
1.2 Propriedades mecânicas
As ligas de titânio fundidas incluem ZTA1, ZTA2, ZTA5 e ZTC4, abrangendo os tipos, e +, designados internamente como TA, TC e TB, respectivamente.
Tomando a liga de titânio fundida ZTC4 mais usada como exemplo, seu conteúdo de Al é de 5,5% a 6,75%, seu conteúdo V é de 3,5% a 4,5% e o restante é Ti. Conforme mostrado na Tabela 1, a liga de titânio fundido ZTC4 possui uma resistência à tração de 895 MPa e uma força de escoamento de 825 MPa. Suas propriedades mecânicas são comparáveis às de aço de média e alta resistência, tornando-a uma alternativa adequada ao aço. Além disso, sua densidade, em apenas 4,4 g/cm³, é muito menor que a do aço, facilitando a redução do peso. Ao mesmo tempo, mantém a resistência superior à corrosão da liga de titânio, uma característica que falta de aço.
Portanto, na produção industrial futura, se a redução de peso for necessária devido a necessidades de produção, a escolha de uma liga de titânio fundido adequada como substituto é uma excelente opção. Isso pode reduzir efetivamente o peso do produto, mantendo o desempenho, tornando -o uma boa escolha.
2. Aplicações de ligas de titânio fundidas na indústria de válvulas
2.1 válvulas de titânio marinho
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da economia do meu país, várias indústrias floresceram. Como um equipamento mecânico essencial de uso geral, as válvulas viram uma crescente demanda do mercado e a indústria de válvulas do meu país também sofreu um rápido desenvolvimento. Uma válvula normalmente consiste em um corpo, capô, disco, caule, trocador de calor, embalagem e atuador. O corpo e o capô são considerados o material primário, enquanto o disco (portão), bola, assento, caule e vedação são considerados os materiais internos. Os prendedores também são considerados. Os materiais comuns da válvula incluem ferro fundido cinza, ferro dúctil, aço de liga e liga de cobre, oferecendo uma ampla gama de opções. No entanto, à medida que as demandas da produção aumentam, os pesquisadores descobriram que os materiais de válvulas convencionais são insuficientes para a produção e pesquisa em alguns ambientes operacionais severos e condições de trabalho complexas e especializadas. Consequentemente, as ligas de titânio e titânio fundido atraíram a atenção devido ao seu desempenho superior, levando ao desenvolvimento de válvulas de titânio.
Os sistemas de oleodutos da água do mar operam em ambientes extremamente severos, e o desempenho das válvulas marinhas afeta diretamente a segurança e o desempenho geral do sistema de pipeline. Já na década de 1960, a Rússia iniciou pesquisas sobre ligas de titânio para construção naval, subsequentemente desenvolvendo ligas beta-titanium de nível marinho. Essas ligas foram posteriormente usadas em sistemas de tubulação de vasos militares. Isso incluía válvulas de globo, verificação e bola, uma grande variedade de válvulas usadas em grandes quantidades. Simultaneamente, as válvulas de titânio também começaram a ser usadas em sistemas de tubulação de embarcações civis. Os testes de lançamento subsequentes demonstraram que o uso de ligas de titânio fundido oferecia confiabilidade superior em termos de resistência estrutural e resistência à corrosão em comparação com ligas de cobre e aço usadas anteriormente. Isso prolongou uma vida útil significativa, de 2-5 anos a mais que o dobro, atraindo atenção generalizada. As válvulas de borboleta tripla com centradas de gama fornecidas pela China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) 725 Instituto de Pesquisa em Luoyang, meu país, para um certo tipo de navio, incorporam uma mudança na seleção e design de materiais, empregando materiais como Ti80. Isso estendeu a vida útil da válvula para mais de 25 anos, melhorando a confiabilidade e a praticidade das aplicações de válvulas e preenchendo uma lacuna tecnológica na China.
2.2 Válvulas de titânio para aeroespacial
As ligas de titânio fundidas também tiveram um bom desempenho no aeroespacial, graças à sua excelente resistência ao calor e força. Também durante a década de 1960, a American Airlines experimentou pela primeira vez com peças fundidas de titânio. Após um período de pesquisa, as ligas de titânio fundidas começaram a ser oficialmente usadas em aeronaves (como a Boeing 757, 767 e 777) em 1972. As peças de peças de liga de titânio não foram apenas amplamente utilizadas em estruturas estacionárias, mas também em locais críticos, como controles de válvula em sistemas de tubulação crítica. As válvulas comuns incluem válvulas de segurança e válvulas de verificação, reduzindo os custos de fabricação de aeronaves e aumentando a segurança e a confiabilidade. Além disso, como as ligas de titânio têm uma densidade mais baixa do que outras ligas, pesando apenas cerca de 60% do aço de força equivalente, seu uso generalizado está gerando progresso constante em direção a aeronaves de alta resistência e mais leves.
Atualmente, as válvulas aeroespaciais são usadas principalmente em vários sistemas de controle, incluindo sistemas pneumáticos, hidráulicos, combustíveis e de lubrificação. Eles são particularmente adequados à resistência à corrosão e ambientes de alta temperatura, tornando-os componentes cruciais para veículos e motores aeroespaciais. As válvulas tradicionais freqüentemente requerem substituição periódica e podem até não conseguir atender à demanda. Além disso, com o mercado de válvulas aeroespaciais em rápida expansão, as válvulas de titânio estão cada vez mais ganhando participação de mercado devido ao seu desempenho superior.
2.3 Válvulas de titânio para a indústria química
As válvulas químicas são geralmente usadas em ambientes agressivos caracterizados por alta temperatura, alta pressão, resistência à corrosão e grandes diferenciais de pressão. Portanto, a seleção de material apropriada é crucial para aplicações de válvulas na indústria química. Materiais iniciais, como aço carbono e aço inoxidável, eram frequentemente usados. Esses materiais enferrujaram com o tempo, necessitando de substituição e manutenção. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de fundição de ligas de titânio e o reconhecimento gradual de seu desempenho superior, as válvulas de titânio também vieram à tona.
Tomando a unidade de produção de ácido tereftálico purificado (PTA) da indústria de fibra química como exemplo, o meio de trabalho é principalmente ácido acético e ácido hidrobrômico, que são altamente corrosivos. Quase 8.000 válvulas, incluindo válvulas de parada, válvulas de esferas, etc., precisam ser usadas, com vários tipos e grandes quantidades. Portanto, as válvulas de titânio se tornam uma boa escolha, o que aumenta a confiabilidade e a segurança do uso. De um modo geral, devido à corrosividade da uréia, as válvulas na saída e entrada da torre de síntese da uréia podem atender à vida útil de 1 ano e atender aos requisitos de uso. However, enterprises such as Shanxi Luliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant and Henan Lingbao Fertilizer Plant have made many attempts and finally selected titanium valves such as high-pressure check valves H72WA-220ROO-50, H43WA-220ROO-50, 65, 80 and insulated stop valves BJ45WA-25R-100, 125 for the inlet da torre de síntese de uréia. A vida útil do serviço é de mais de 2 anos, o que reflete uma boa resistência à corrosão [9] e reduz a frequência de reposição e o custo do uso das válvulas.
A aplicação de ligas de titânio fundido no mercado de válvulas não se limita às indústrias acima mencionadas; Também está experimentando um crescimento significativo em outras áreas. Por exemplo, a nova liga de titânio fundido TI-33.5AL-1NB-0.5CR-0.5SI, desenvolvida no Japão, possui inúmeras vantagens, incluindo baixa densidade, alta resistência à fluência e excelente resistência ao desgaste. Seu uso nas válvulas de escape do motor automotivo pode melhorar a segurança do motor e prolongar a vida útil do serviço.
3. Aplicações de ligas de titânio fundidas em outras indústrias
Comparados à aplicação de ligas de titânio fundido na indústria de válvulas, as ligas de titânio fundido têm uma ampla gama de aplicações. O titânio e suas ligas possuem excelente resistência à corrosão, tornando -as cruciais para as indústrias com requisitos corrosivos, como a indústria petroquímica. Dentro dessas indústrias, equipamentos industriais em larga escala, como bombas de deslocamento positivo, trocadores de calor, compressores e reatores, geralmente utilizam fundições de titânio resistentes à corrosão, representando a maior demanda de mercado. No campo médico, o titânio é reconhecido em todo o mundo como um metal seguro e não tóxico, sem liberação de metais pesados. Portanto, muitos dispositivos de assistência médica e membros protéticos são feitos de ligas de titânio fundido.
Isso é particularmente verdadeiro na odontologia, onde quase todas as peças odontológicas testadas são feitas de titânio comercialmente puro e liga Ti-6Al-4V, demonstrando excelente biocompatibilidade, propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Além disso, devido à sua baixa densidade e excelente desempenho, o titânio e suas ligas são amplamente utilizadas em uma variedade de equipamentos esportivos, incluindo clubes de golfe, cabeças de clube, raquetes de tênis, raquetes de badminton e tackle de pesca. Os produtos feitos de titânio são leves, têm uma qualidade garantida e são muito populares entre o público. Por exemplo, a liga de titânio SP-700 desenvolvida pela Nippon Kogan Co., Ltd. (N104) é usada como material de superfície das cabeças de golfe da série Taylor 300 e é um sucesso global.
Desde o final do século XX, o uso de ligas de titânio fundido em áreas como petroquímica, aeroespacial, biomedicina, indústria automotiva e esportes e lazer progrediu da exploração inicial para a promoção e o desenvolvimento generalizados, alcançando gradualmente a industrialização e a escala.
O titânio e suas ligas oferecem desempenho superior, tornando -os substitutos ideais para muitos materiais, como aço. Além disso, os recursos de titânio são abundantes, atraindo a atenção de vários pesquisadores. Enquanto os desafios permanecem, como a dificuldade de minerar e fundir recursos de titânio e processamento, as indústrias de válvula e titânio são vibrantes e rapidamente em desenvolvimento. Com a estabilidade futura da mineração e produção de titânio e a introdução e refinamento de novos processos, a aplicação de ligas e peças fundidas no setor de válvulas amadurecem e se tornarão mais difundidas, com amplas perspectivas de aplicação em outros setores.
A empresa possui líderes de produção de processamento doméstico de titânio doméstico, incluindo:
Linha de produção de tubo de titânio de titânio, de forma alemã (capacidade de produção anual: 30.000 toneladas);
Linha de rolamento de papel alumínio de tocnologia japonesa (mais fina a 6μm);
Linha de extrusão contínua de haste de titânio totalmente automatizada;
Placa de titânio inteligente e moinho de acabamento de tira;
O sistema MES permite o controle digital e o gerenciamento de todo o processo de produção, atingindo a precisão dimensional do produto de ± 0,01μm.
