كيف تختار نوع الشبكة؟

تعتبر حواف التيتانيوم، كمكونات وصلات الأنابيب، ذات دور حاسم في الأنظمة الصناعية. تبلغ كثافة التيتانيوم حوالي 4.43-4.5 جم/سم³، وهي تمثل 60% فقط من كثافة الفولاذ العادي. هذا يقلل بشكل كبير من الوزن الإجمالي لنظام الأنابيب، ويمكن أن يقلل بشكل كبير من وزن هيكل المحرك، ويحسن كفاءة استهلاك الوقود. في الوقت نفسه، يعتبر هذا الأمر بالغ الأهمية في مجالات مثل الفضاء. على سبيل المثال، تُستخدم حواف التيتانيوم في أنظمة الطائرات الهيدروليكية. تبلغ قوة الشد لسبائك التيتانيوم ما يصل إلى 895 ميجا باسكال، وتتجاوز قوة الخضوع 825 ميجا باسكال. تمكن هذه الخاصية عالية القوة من تحمل ضغط داخلي هائل في أنظمة الأنابيب عالية الضغط دون الخضوع للتشوه البلاستيكي. والأكثر من ذلك، ما يحظى بتقدير كبير في الصناعة هو مقاومة التآكل لحواف سبائك التيتانيوم. في البيئات القاسية مثل الهندسة الكيميائية والهندسة البحرية، تُظهر حواف التيتانيوم مقاومة شديدة لمياه البحر، والمحلول الملحي، وأيونات الكلوريد، والأحماض القوية (مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك)، والوسائط القلوية القوية. في الوقت نفسه، يمكن لغشاء الأكسيد الكثيف المتكون على سطح التيتانيوم أن يصلح نفسه تلقائيًا ويمنع الوسائط المسببة للتآكل من اختراق الركيزة. في أنظمة تحلية مياه البحر، يمكن أن تزيد مدة خدمة حواف التيتانيوم عن عشرة أضعاف مدة خدمة حواف الفولاذ الكربوني، مما يجعلها الخيار الوحيد تقريبًا لمثل هذه التطبيقات.

نموذج ثلاثي الأبعاد لاتخاذ القرار بشأن اختيار المواد

بعد بيئة التآكل

بالنسبة للوسائط التي تحتوي على أيونات الكلوريد (مثل مياه البحر والمبيض)، يفضل استخدام درجات TA9 (Ti-0.2Pd) أو Gr7، حيث أن مقاومتها للتآكل الشقوقي أعلى بعشر مرات من التيتانيوم النقي. في بيئات الأحماض المختزلة بشدة (مثل حمض الكبريتيك المغلي بنسبة 10٪)، يجب اختيار TA10 (Ti-0.3Mo-0.8Ni). تتجاوز مقاومتها للتآكل التيتانيوم النقي بثلاثة أوامر من حيث الحجم. بالنسبة للمحاليل القلوية عالية التركيز (مثل إنتاج الصودا الكاوية)، يُنصح باستخدام التيتانيوم النقي TA1، لأنه يشكل طبقة واقية من تيتانات الصوديوم في بيئة ذات درجة حموضة >12

بعد الأداء الميكانيكي

بالنسبة للأنظمة عالية الضغط (PN≥10.0 ميجا باسكال)، يفضل استخدام مطروقات TC4 (Ti-6Al-4V)، بقوة خضوع تزيد عن 825 ميجا باسكال. لظروف العمل ذات درجة الحرارة المنخفضة (مثل أنظمة الغاز الطبيعي المسال)، يجب اعتماد سبائك العناصر ذات الفجوة المنخفضة للغاية مثل TA7 ELI أو Ti5Al-2.5Sn ELI. لضمان المتانة عند -196℃، يوصى باستخدام حواف TA3 المطروقة لتطبيقات الأحمال الدورية، حيث أن قوة الإجهاد لديها أعلى بنسبة 30٪ من المسبوكات

بعد التكلفة والعائد

بالنسبة لأنظمة المياه التقليدية منخفضة الضغط، يمكن اختيار حواف TA2 المدلفنة، بتكلفة تبلغ 60٪ فقط من TC4. على الرغم من أن هيكل الحافة السائبة يزيد من تكاليف المواد، إلا أن كفاءة التركيب تتحسن بنسبة 40٪، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمصانع ذات نوافذ الصيانة القصيرة

اختيار أنواع حواف التيتانيوم

حافة عنق اللحام من التيتانيوم

تتفوق حواف عنق اللحام من التيتانيوم في إدارة الضغط ودرجة الحرارة. مثالية لأنظمة الأنابيب ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، فهي تضمن وصلات آمنة مع المتانة.

حواف الانزلاق من التيتانيوم

حواف الانزلاق هي وصلات أنابيب تستخدم لتوصيل قطعتين من الأنابيب معًا. تُستخدم بشكل شائع في التطبيقات عالية الضغط ومصممة لتثبيت الأنبوب بشكل آمن في مكانه مع السماح بسهولة التركيب والإزالة. تحتوي الحافة على قاعدة دائرية ذات وجه مرتفع، متصل بالأنبوب باستخدام البراغي والمسامير.

حافة ملولبة من التيتانيوم

تتكون الحافة الملولبة من نصفين يتم ربطهما معًا. يحتوي أحد النصفين على وصلة ملولبة، بينما يحتوي النصف الآخر على وصلة حافة مصاحبة. تُستخدم لتوصيل الأنابيب بدون لحام، مما يجعلها مناسبة للأنظمة التي تتطلب فكها.

حافة لحام مسطحة من التيتانيوم

حافة لحام مسطحة من التيتانيوم هي النوع الأكثر شيوعًا من الحواف، وهي مصنوعة من التيتانيوم النقي أو سبائك التيتانيوم. تُستخدم حافة لحام الألواح بشكل شائع في الأنابيب لإدخال الأنبوب في الفتحة الداخلية للحافة إلى الموضع الصحيح، ثم يتم لحامها بالتداخل. تشمل أنواع أسطح إحكام حافة لحام الألواح المسطحة الحواف الملحومة المسطحة ذات اللوحة المسطحة والمرتفعة. تشير عادةً إلى فتح عدة ثقوب تثبيت على محيط جسم معدني يشبه القرص، والتي غالبًا ما تستخدم لتوصيل أشياء أخرى. تُستخدم حواف التيتانيوم في أزواج، وتقوم البراغي بتوصيل الحافتين.

تلعب حواف التيتانيوم، بأدائها الشامل الفريد، دورًا لا غنى عنه في جميع المجالات الرئيسية للصناعة الحديثة. من البيئة المسببة للتآكل القاسية في أعماق البحار إلى ظروف درجة الحرارة القصوى في الفضاء، ومن متطلبات التوافق الحيوي داخل جسم الإنسان إلى سيناريوهات الإشعاع العالي للمفاعلات النووية، أظهرت حواف التيتانيوم قدرة على التكيف وموثوقية متميزة.