वाल्व उद्योग में कास्ट टाइटेनियम मिश्र और उनके अनुप्रयोगों के गुण
Aug 13, 2025
पारंपरिक मिश्र धातु सामग्री की तुलना में, टाइटेनियम मिश्र धातु कई फायदे प्रदान करते हैं, जिसमें कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और उत्कृष्ट उच्च और कम तापमान प्रदर्शन शामिल हैं। इसलिए, वे पेट्रोकेमिकल उद्योग, समुद्री वातावरण, बायोमेडिसिन, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव उद्योग और जहाज निर्माण सहित कई क्षेत्रों में व्यापक आवेदन पा रहे हैं। कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं को वांछित आकृतियों में टाइटेनियम मिश्र धातुओं को कास्टिंग करके प्राप्त किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला मिश्र धातु ZTC4 (TI-6AL-4V) है, जो स्थिर प्रसंस्करण प्रदर्शन, उत्कृष्ट शक्ति और फ्रैक्चर क्रूरता (350 डिग्री से नीचे) प्रदान करता है।
विभिन्न विशेष वातावरणों और विशेष द्रव मीडिया के लिए पाइपलाइन परिवहन प्रणालियों में प्रमुख नियंत्रण घटकों के रूप में, वाल्व कई उत्पादन उपकरणों का एक महत्वपूर्ण घटक बन गया है और लगभग हर उद्योग के लिए अपरिहार्य हैं। विभिन्न उद्योगों में अलग -अलग पर्यावरण, तापमान और मीडिया आवश्यकताओं के कारण, वाल्व सामग्री चयन महत्वपूर्ण और व्यापक रूप से मूल्यवान है। वाल्व मुख्य रूप से टाइटेनियम मिश्र धातुओं और कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं से बने वाल्व उद्योग में उनके बेहतर गुणों के कारण व्यापक संभावनाएं रखते हैं, जिसमें संक्षारण प्रतिरोध, उत्कृष्ट उच्च और कम तापमान प्रदर्शन और उच्च शक्ति शामिल हैं।
1। आमतौर पर कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है
1.1 प्रकार
तकनीकी प्रगति और उत्पादन की जरूरतों के साथ, विभिन्न कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं को विकसित किया गया है और उन्हें कई तरह के क्षेत्रों में लागू किया गया है। उनकी फोटोग्राफिक रचना के आधार पर, कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:, और + . उनकी ताकत के आधार पर, उन्हें मध्यम शक्ति और उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र में वर्गीकृत किया जा सकता है। उनके ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर, उन्हें कम तापमान वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं (कमरे के तापमान या नीचे), मध्यम-तापमान टाइटेनियम मिश्र धातुओं (400 डिग्री), उच्च तापमान टाइटेनियम मिश्र धातुओं (500 डिग्री या उच्चतर), और फ्लेम-प्रतिरोधी टाइटेनियम अलॉयज में विभाजित किया जा सकता है। जैसा कि देखा जा सकता है, कास्ट टाइटेनियम मिश्र में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जो लगभग हर पहलू को कवर करती है और उच्च बाजार मूल्य रखता है।
1.2 यांत्रिक गुण
कास्ट टाइटेनियम मिश्र में क्रमशः ZTA1, ZTA2, ZTA5, और ZTC4 शामिल हैं, जिसमें,, और + प्रकार शामिल हैं, क्रमशः TA, TC और TB के रूप में घरेलू रूप से नामित हैं।
उदाहरण के रूप में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ZTC4 कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातु को लेते हुए, इसकी AL सामग्री 5.5% से 6.75% है, इसकी V सामग्री 3.5% से 4.5% है, और शेष TI है। जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, ZTC4 कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातु में 895 एमपीए की तन्य शक्ति और 825 एमपीए की उपज ताकत है। इसके यांत्रिक गुण मध्यम और उच्च शक्ति वाले स्टील के बराबर हैं, जिससे यह स्टील के लिए एक उपयुक्त विकल्प बन जाता है। इसके अलावा, इसका घनत्व, केवल 4.4 ग्राम/सेमी, पर, स्टील की तुलना में बहुत कम है, वजन में कमी की सुविधा है। उसी समय, यह टाइटेनियम मिश्र धातु के बेहतर संक्षारण प्रतिरोध को बरकरार रखता है, एक विशेषता जो स्टील की कमी है।
इसलिए, भविष्य में औद्योगिक उत्पादन में, यदि उत्पादन की जरूरतों के कारण वजन में कमी की आवश्यकता होती है, तो प्रतिस्थापन के रूप में एक उपयुक्त कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातु का चयन करना एक उत्कृष्ट विकल्प है। यह प्रदर्शन को बनाए रखते हुए उत्पाद के वजन को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, जिससे यह एक अच्छा विकल्प बन जाता है।
2। वाल्व उद्योग में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग
2.1 समुद्री टाइटेनियम वाल्व
हाल के वर्षों में, मेरे देश की अर्थव्यवस्था के तेजी से विकास के साथ, विभिन्न उद्योगों में फला -फूला हुआ है। एक आवश्यक सामान्य-उद्देश्य यांत्रिक उपकरणों के रूप में, वाल्वों ने बाजार की मांग में वृद्धि देखी है, और मेरे देश के वाल्व उद्योग ने भी तेजी से विकास का अनुभव किया है। एक वाल्व में आमतौर पर एक बॉडी, बोनट, डिस्क, स्टेम, हीट एक्सचेंजर, पैकिंग और एक्ट्यूएटर होता है। शरीर और बोनट को प्राथमिक सामग्री माना जाता है, जबकि डिस्क (गेट), बॉल, सीट, स्टेम और सील को आंतरिक सामग्री माना जाता है। फास्टनरों को भी माना जाता है। सामान्य वाल्व सामग्री में ग्रे कास्ट आयरन, डक्टाइल आयरन, मिश्र धातु स्टील और कॉपर मिश्र धातु शामिल हैं, जो विकल्पों की एक विस्तृत श्रृंखला की पेशकश करते हैं। हालांकि, जैसे -जैसे उत्पादन की मांग बढ़ती है, शोधकर्ताओं ने पाया है कि पारंपरिक वाल्व सामग्री कुछ कठोर परिचालन वातावरण और जटिल, विशेष कार्य परिस्थितियों में उत्पादन और अनुसंधान के लिए अपर्याप्त हैं। नतीजतन, टाइटेनियम और कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं ने अपने बेहतर प्रदर्शन के कारण ध्यान आकर्षित किया है, जो टाइटेनियम वाल्व के विकास के लिए अग्रणी है।
समुद्री जल पाइपलाइन सिस्टम बेहद कठोर वातावरण में काम करते हैं, और समुद्री वाल्वों का प्रदर्शन सीधे पाइपलाइन प्रणाली की सुरक्षा और समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करता है। 1960 के दशक की शुरुआत में, रूस ने शिपबिल्डिंग के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं पर शोध शुरू किया, बाद में समुद्री ग्रेड बीटा-टाइटेनियम मिश्र धातुओं को विकसित किया। इन मिश्र धातुओं का उपयोग बाद में सैन्य पोत पाइपिंग सिस्टम में किया गया था। इनमें ग्लोब, चेक और बॉल वाल्व शामिल थे, बड़ी मात्रा में उपयोग किए जाने वाले वाल्वों की एक विस्तृत विविधता। इसके साथ ही, टाइटेनियम वाल्व का उपयोग नागरिक पोत पाइपिंग सिस्टम में भी किया जाना शुरू हुआ। इसके बाद के लॉन्च परीक्षणों से पता चला कि कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उपयोग ने पहले इस्तेमाल किए गए तांबे के मिश्र धातुओं और स्टील की तुलना में संरचनात्मक शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध के संदर्भ में बेहतर विश्वसनीयता की पेशकश की। यह महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित सेवा जीवन, 2-5 वर्षों से लेकर दोगुना से अधिक तक, व्यापक ध्यान आकर्षित करता है। ट्रिपल-एक्ट्रिक बटरफ्लाई वाल्व, चाइना शिपबिल्डिंग इंडस्ट्री कॉरपोरेशन (CSIC) 725 रिसर्च इंस्टीट्यूट, लूयंग, माई कंट्री, द्वारा एक निश्चित प्रकार के जहाज के लिए, सामग्री चयन और डिजाइन में एक बदलाव, TI80 जैसी सामग्री को नियोजित करने के लिए आपूर्ति की गई। इसने वाल्व के सेवा जीवन को 25 से अधिक वर्षों तक बढ़ाया, वाल्व अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता और व्यावहारिकता में सुधार किया और चीन में एक तकनीकी अंतर को भर दिया।
2.2 एयरोस्पेस के लिए टाइटेनियम वाल्व
कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं ने भी एयरोस्पेस में अच्छा प्रदर्शन किया है, उनके उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध और ताकत के लिए धन्यवाद। 1960 के दशक के दौरान, अमेरिकन एयरलाइंस ने पहली बार टाइटेनियम कास्टिंग के साथ प्रयोग किया। शोध की अवधि के बाद, 1972 में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं का आधिकारिक रूप से विमान (जैसे बोइंग 757, 767, और 777) का उपयोग किया जाना शुरू हुआ। टाइटेनियम मिश्र धातु कास्टिंग न केवल स्थिर संरचनाओं में, बल्कि महत्वपूर्ण स्थानों पर भी व्यापक रूप से उपयोग किए गए थे, जैसे कि महत्वपूर्ण पाइपिंग सिस्टम में वाल्व नियंत्रण। आम वाल्वों में सुरक्षा वाल्व और चेक वाल्व शामिल हैं, विमान निर्माण लागत को कम करना और सुरक्षा और विश्वसनीयता बढ़ाना। इसके अलावा, क्योंकि टाइटेनियम मिश्र धातुओं की तुलना में अन्य मिश्र धातुओं की तुलना में कम घनत्व होता है, केवल 60% स्टील के बराबर ताकत का वजन होता है, उनका व्यापक उपयोग उच्च शक्ति और हल्के-वजन वाले विमानों की दिशा में स्थिर प्रगति कर रहा है।
वर्तमान में, एयरोस्पेस वाल्व मुख्य रूप से विभिन्न नियंत्रण प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं, जिनमें वायवीय, हाइड्रोलिक, ईंधन और स्नेहन प्रणालियों सहित शामिल हैं। वे विशेष रूप से संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, जिससे वे एयरोस्पेस वाहनों और इंजनों के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं। पारंपरिक वाल्वों को अक्सर आवधिक प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है और यहां तक कि मांग को पूरा करने में असमर्थ हो सकते हैं। इसके अलावा, तेजी से विस्तारित एयरोस्पेस वाल्व बाजार के साथ, टाइटेनियम वाल्व अपने बेहतर प्रदर्शन के कारण बाजार में हिस्सेदारी बढ़ा रहे हैं।
रासायनिक उद्योग के लिए 2.3 टाइटेनियम वाल्व
रासायनिक वाल्व आमतौर पर उच्च तापमान, उच्च दबाव, संक्षारण प्रतिरोध और बड़े दबाव अंतर द्वारा विशेषता कठोर वातावरण में उपयोग किए जाते हैं। इसलिए, रासायनिक उद्योग में वाल्व अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री चयन महत्वपूर्ण है। कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील जैसी शुरुआती सामग्री का उपयोग अक्सर किया जाता था। इन सामग्रियों ने समय के साथ जंग लगाई, प्रतिस्थापन और रखरखाव की आवश्यकता। टाइटेनियम मिश्र धातु कास्टिंग प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास और इसके बेहतर प्रदर्शन की क्रमिक मान्यता के साथ, टाइटेनियम वाल्व भी सामने आए हैं।
रासायनिक फाइबर उद्योग के शुद्ध टेरेफ्थालिक एसिड (पीटीए) उत्पादन इकाई को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, कार्य माध्यम मुख्य रूप से एसिटिक एसिड और हाइड्रोब्रोमिक एसिड है, जो अत्यधिक संक्षारक होते हैं। स्टॉप वाल्व, बॉल वाल्व आदि सहित लगभग 8,000 वाल्वों का उपयोग विभिन्न प्रकार और भारी मात्रा में किया जाना चाहिए। इसलिए, टाइटेनियम वाल्व एक अच्छा विकल्प बन जाता है, जो उपयोग की विश्वसनीयता और सुरक्षा को बढ़ाता है। सामान्यतया, यूरिया के संक्षारण के कारण, यूरिया सिंथेसिस टॉवर के आउटलेट और इनलेट पर वाल्व 1 वर्ष के सेवा जीवन को पूरा कर सकते हैं और उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। हालांकि, Shanxi Luliang Fertilizer Plant, Shandong Tengzhou Fertilizer Plant और Henan Lingbao Fertilizer प्लांट जैसे उद्यमों ने कई प्रयास किए हैं और अंत में टाइटेनियम वाल्व जैसे कि हाई-प्रेशर चेक वाल्व H72WA-220RO-50, H43WA-220RO-25, 65, 60 और Insulated Stop Valve, यूरिया संश्लेषण टॉवर का इनलेट। सेवा जीवन 2 वर्ष से अधिक है, जो अच्छे संक्षारण प्रतिरोध को दर्शाता है [9] और प्रतिस्थापन आवृत्ति को कम करता है और वाल्व की लागत का उपयोग करता है।
वाल्व बाजार में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग उपरोक्त उद्योगों तक सीमित नहीं है; यह अन्य क्षेत्रों में महत्वपूर्ण वृद्धि का भी अनुभव कर रहा है। उदाहरण के लिए, जापान में विकसित नए कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातु TI-33.5AL-1NB-0.5CR-0.5SI, कम घनत्व, उच्च रेंगना शक्ति और उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध सहित कई फायदे समेटे हुए है। ऑटोमोटिव इंजन निकास वाल्व में इसका उपयोग इंजन सुरक्षा में सुधार कर सकता है और सेवा जीवन का विस्तार कर सकता है।
3। अन्य उद्योगों में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग
वाल्व उद्योग में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं के आवेदन की तुलना में, कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं के पास अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। टाइटेनियम और इसके मिश्र दोनों में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है, जो उन्हें पेट्रोकेमिकल उद्योग जैसे संक्षारक आवश्यकताओं के साथ उद्योगों के लिए महत्वपूर्ण बनाता है। इन उद्योगों के भीतर, बड़े पैमाने पर औद्योगिक उपकरण जैसे कि सकारात्मक विस्थापन पंप, हीट एक्सचेंजर्स, कंप्रेशर्स और रिएक्टर अक्सर सबसे बड़े बाजार की मांग का प्रतिनिधित्व करते हुए, संक्षारण प्रतिरोधी टाइटेनियम कास्टिंग का उपयोग करते हैं। चिकित्सा क्षेत्र में, टाइटेनियम को दुनिया भर में एक सुरक्षित, गैर-विषैले धातु के रूप में मान्यता प्राप्त है, जिसमें कोई भारी धातु रिलीज नहीं है। इसलिए, कई चिकित्सा सहायक उपकरण और कृत्रिम अंग कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं से बने होते हैं।
यह दंत चिकित्सा में विशेष रूप से सच है, जहां लगभग सभी परीक्षण किए गए डेंटल कास्टिंग व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम और TI-6AL-4V मिश्र धातु से बने होते हैं, जो उत्कृष्ट बायोकंपैटिबिलिटी, यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध का प्रदर्शन करते हैं। इसके अलावा, उनके कम घनत्व और उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण, टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के खेल उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जिसमें गोल्फ क्लब, क्लब हेड, टेनिस रैकेट, बैडमिंटन रैकेट और फिशिंग टैकल शामिल हैं। टाइटेनियम से बने उत्पाद हल्के होते हैं, एक गारंटीकृत गुणवत्ता होती है, और जनता के बीच बहुत लोकप्रिय होते हैं। उदाहरण के लिए, निप्पॉन कोगन कंपनी, लिमिटेड (N104) द्वारा विकसित SP-700 टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग टेलर 300 सीरीज़ गोल्फ हेड्स के लिए सतह सामग्री के रूप में किया जाता है और यह एक वैश्विक हिट है।
20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के बाद से, पेट्रोकेमिकल्स, एयरोस्पेस, बायोमेडिसिन, ऑटोमोटिव उद्योग, और खेल और अवकाश जैसे क्षेत्रों में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग प्रारंभिक अन्वेषण से व्यापक पदोन्नति और विकास तक बढ़ गया है, धीरे -धीरे औद्योगिकीकरण और पैमाने को प्राप्त कर रहा है।
टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं, जिससे उन्हें कई सामग्रियों के लिए आदर्श विकल्प मिलता है, जैसे कि स्टील। इसके अलावा, टाइटेनियम संसाधन प्रचुर मात्रा में हैं, जो कई शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित करते हैं। जबकि चुनौतियां बनी हुई हैं, जैसे कि टाइटेनियम संसाधनों और प्रसंस्करण की खनन और गलाने की कठिनाई, वाल्व और टाइटेनियम उद्योग दोनों जीवंत और तेजी से विकसित हो रहे हैं। टाइटेनियम खनन और उत्पादन की भविष्य की स्थिरता, और नई प्रक्रियाओं के परिचय और शोधन के साथ, वाल्व उद्योग में कास्ट टाइटेनियम मिश्र धातुओं और कास्टिंग का अनुप्रयोग परिपक्व होगा और अधिक व्यापक हो जाएगा, साथ ही साथ अन्य उद्योगों में व्यापक आवेदन संभावनाएं भी।
कंपनी प्रमुख घरेलू टाइटेनियम प्रसंस्करण उत्पादन लाइनों का दावा करती है, जिसमें शामिल हैं:
जर्मन-आयातित सटीक टाइटेनियम ट्यूब उत्पादन लाइन (वार्षिक उत्पादन क्षमता: 30,000 टन);
जापानी-प्रौद्योगिकी टाइटेनियम पन्नी रोलिंग लाइन (6μM से पतली);
पूरी तरह से स्वचालित टाइटेनियम रॉड निरंतर एक्सट्रूज़न लाइन;
इंटेलिजेंट टाइटेनियम प्लेट और स्ट्रिप फिनिशिंग मिल;
MES प्रणाली पूरी उत्पादन प्रक्रिया के डिजिटल नियंत्रण और प्रबंधन को सक्षम बनाती है, ± 0.01μm की उत्पाद आयामी सटीकता प्राप्त करती है।
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