1、定义
石油化工用钛饼是以钛或钛合金为原料，通过锻造或轧制工艺制成的饼状坯料或半成品，主要用于制造耐腐蚀、高强度的石油化工设备关键部件（如反应器内衬、阀门、泵体等）。
2、材质
常用牌号：
工业纯钛：TA1（Gr1）、TA2（Gr2），成本低，耐一般腐蚀。
耐蚀合金：TA9（Gr7，Ti-0.2Pd）、TA10（Gr12，Ti-0.3Mo-0.8Ni），添加钯、钼、镍提升耐缝隙腐蚀和还原性介质能力。
高强度钛合金：TC4（Gr5，Ti-6Al-4V），用于需高强耐疲劳的部件。
3、性能特点
耐腐蚀性：在含Cl⁻、H₂S、CO₂等介质中优于不锈钢，尤其适合酸性油气环境。
比强度高：密度仅为钢的60%，但强度相当，降低设备自重。
耐热性：长期使用温度可达300℃（纯钛）或450℃（合金）。
生物惰性：无毒性，适用于制药、食品级化工场景。
4、执行标准
国际：
ASTM B381（锻件）、ASTM B348（棒坯）。
ASME SB381（压力容器规范）。
中国：GB/T 16598-2013（钛及钛合金饼材）。
5、加工工艺
熔炼：真空自耗电弧炉（VAR）熔炼，确保低杂质（O、N含量＜0.15%）。
锻造：多向模锻或等温锻造，细化晶粒至5-10μm，提升力学性能。
热处理：β相区固溶处理+时效强化（针对TC4等合金）。
表面处理：酸洗（HF+HNO₃混合液）去除氧化层，或喷砂强化表面。
6、关键技术
晶粒度控制：通过多道次锻造和控温（α+β两相区加工）避免晶粒粗化。
焊接技术：氩弧焊（GTAW）需使用高纯度氩气保护，焊后需退火消除应力。
无损检测：超声波探伤（UT）检测内部缺陷，渗透检测（PT）排查表面裂纹。
7、加工流程
原料制备：海绵钛→VAR熔炼→铸锭（Φ500-1000mm）。
开坯锻造：铸锭加热至950℃（β相区）镦粗拔长，消除铸造缺陷。
精锻成型：在800-850℃（α+β区）模锻至饼状，厚度公差±2mm。
热处理：纯钛退火（700℃×2h），TC4合金双重退火（950℃固溶+550℃时效）。
机加工：车削/铣削至最终尺寸，表面粗糙度Ra≤3.2μm。
检验：UT检测、化学分析、硬度测试（HB 200-300）。
8、具体应用领域
炼油厂：加氢反应器内构件（TA10抗H₂S腐蚀）、催化裂化装置阀门。
天然气处理：海底管道法兰（TC4耐高压）、LNG换热器管板。
化工厂：PTA氧化反应器搅拌桨（TA9耐醋酸腐蚀）、氯碱电解槽电极。
9、与其他钛合金材料对比
| 对比项 | 钛饼（TA10/TC4） | 钛板/管（Gr2） | 钛铸件（ZTA2） |
| 强度 | 高（TC4抗拉≥895MPa） | 中（纯钛≥345MPa） | 低（铸态强度下降20%） |
| 耐蚀性 | 优（TA10耐还原性酸） | 良（仅耐氧化性介质） | 焊缝区易腐蚀 |
| 成本 | 高（锻造工艺复杂） | 低 | 中（铸造模具费用高） |
| 适用场景 | 高压/复杂应力部件 | 常压容器衬里 | 异形结构件 |
10、未来发展新领域
深海油气开发：研发Ti6242（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo）合金，耐5000米深海高压及低温。
氢能源：钛饼用于电解水制氢的质子交换膜（PEM）电解槽双极板，抗氢脆。
增材制造：激光选区熔化（SLM）直接成型复杂结构钛饼，减少材料浪费（如GE的3D打印燃油喷嘴）。
绿色冶炼：电解法提取钛（FFC剑桥工艺）降低能耗，替代传统克劳尔法。
总结
石油化工用钛饼凭借其不可替代的耐蚀性和轻量化优势，在苛刻环境中逐步取代传统不锈钢。未来随着新合金开发和制造技术进步，其在新能源、深地工程等领域的应用将进一步扩展。
