ده ویژگی عملکردی اصلی دریچه های تیتانیوم

چگالی تیتانیوم تنها 4.51 گرم بر سانتی‌متر مکعب است - حدود 40 درصد سبک‌تر از فولاد و سبک‌تر از مس - در حالی که استحکام آن به برخی فولادها نزدیک می‌شود یا حتی از آن فراتر می‌رود. استحکام ویژه آن (نسبت مقاومت به چگالی) در میان فلزات ساختاری رایج رتبه اول را دارد. این اجازه می دهد تا طراحی شیرهای نازک تر و سبک تر، کاهش استفاده از مواد و بارهای پشتیبانی لوله، ایده آل برای خطوط لوله هوانوردی و تجهیزات سیار باشد.

تیتانیوم از نظر ترمودینامیکی فعال است، اما در محیط‌های حاوی هوا یا اکسیژن، یک لایه اکسیدی متراکم و قوی تشکیل می‌دهد که از بستر محافظت می‌کند. حتی اگر از نظر مکانیکی آسیب ببیند، فیلم به سرعت خود به خود ترمیم می شود. این فیلم غیرفعال تا ~315 درجه سانتیگراد پایدار می ماند. برای شرایط سخت تر، تیمارهای سطحی (اکسیداسیون، آبکاری، پاشش پلاسما، کاشت یون، و غیره) و آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (مانند Ti-Mo، Ti-Pd، Ti-Mo-Ni) به طور موثری با خوردگی حفره ای و شکافی در اسید سولفوریک، هیدرولورشید، هیدرولورت و اسید داغ مبارزه می کنند.

در حالی که آلیاژهای تیتانیوم معمولی در دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد کار می کنند، گریدهای جدید با دمای بالا (به عنوان مثال، Ti-600، IMI834) با ریزساختارهای بهینه و افزودنی های خاکی کمیاب می توانند به طور مداوم در دمای 600 درجه سانتیگراد کار کنند، و آنها را برای خروج بخار با دمای بالا و خروج گاز از خطوط گاز مناسب می کند.

آلیاژهای تیتانیوم با دمای پایین (مانند TA7، TC4، Ti‑2.5Zr‑1.5Mo) با کاهش دما، استحکام فزاینده‌ای را نشان می‌دهند، با از دست دادن کمی انعطاف‌پذیری. آنها کشش و چقرمگی خوبی را تا دمای -196 درجه سانتیگراد تا -253 درجه سانتیگراد حفظ می کنند و از شکنندگی سرد جلوگیری می کنند - ایده آل برای مخازن برودتی و مخازن ذخیره سازی.

تیتانیوم طولانی ترین زمان فروپاشی ارتعاش را در میان فلزات رایج (فولاد، مس) تحت نوسانات مکانیکی یا الکتریکی نشان می دهد. این ویژگی در چنگال های تنظیم، عناصر سنگ شکن اولتراسونیک و دیافراگم های بلندگوهای پیشرفته استفاده می شود.

تیتانیوم غیر مغناطیسی است و حتی در میدان‌های مغناطیسی قوی نیز غیرمغناطیسی باقی می‌ماند و برای خطوط لوله در نزدیکی سیستم‌های MRI یا تجهیزات شناور مغناطیسی عالی است. همچنین غیر سمی و زیست سازگار است، بنابراین در شیرهای غذایی/دارویی خطر آلودگی یون های فلزی محیط وجود ندارد.

نسبت تسلیم به کشش تیتانیوم بالا است (0.85-0.95)، به این معنی که محدوده تغییر شکل پلاستیکی باریکی دارد. این باعث برگشت فنر بزرگ و مشکل در شکل‌گیری می‌شود، اما برعکس، به شیر مقاومت بالایی در برابر تغییر شکل دائمی تحت فشار بیش از حد می‌دهد - به جای اینکه خطر خرابی سریع را تهدید کند، ایمنی را بهبود می‌بخشد.

اگرچه هدایت حرارتی تیتانیوم کمتر از فولاد کربنی یا مس است، مقاومت در برابر خوردگی عالی آن اجازه می دهد تا ضخامت دیواره بسیار نازک تری داشته باشد. علاوه بر این، چگالش قطره‌ای روی سطح تیتانیوم و تمایل به پوسته‌گیری کم، مقاومت حرارتی را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد و در نتیجه عملکرد کلی انتقال حرارت به طور قابل‌توجهی بالاتر می‌رود.

با مدول الاستیک ~ 106.4 گیگا پاسکال (فقط 52 تا 57 درصد فولاد)، شیرهای تیتانیوم، انبساط/انقباض حرارتی و تنش‌های جابجایی لوله را بهتر جذب می‌کنند و خطر نشت فلنج را کاهش می‌دهند. این همچنین خم شدن و صاف کردن سرد را تسهیل می کند.

در دماهای بالا، تیتانیوم به آسانی با هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و کربن واکنش می دهد و فازهای شکننده را تشکیل می دهد - چالشی برای جوشکاری و عملیات حرارتی که نیاز به اتمسفرهای محافظ سخت دارد. با این حال، در فناوری خلاء و ذخیره سازی هیدروژن، این ویژگی به عنوان یک گیرنده برای حفظ خلاء بالا استفاده می شود. تسلط بر این ویژگی از ویژگی های بارز تولید پیشرفته شیر تیتانیوم است.