Применение титана и изделия из него: область, маркировка, способы

Значение титана и его сплавов

Титан и его сплавы по своим физико-механическим свойствам и технологичности превосходят большинство современных конструкционных материалов, включая самые распространенные: сталь и алюминий. Титан и его производные характеризуются высокими температурой плавления и удельным электросопротивлением, прочностью, сравнимой с большинством марок легированных сталей, коррозионной стойкостью в воздухе, воде и химически агрессивных средах, немагнитностью и многими другими полезными свойствами. Плюс ко всему титан очень легок – его удельный вес составляет 56% удельного веса стали, он биологически инертен и хорошо обрабатывается давлением. Все перечисленное сделало титан универсальным конструкционным материалом, который с начала 40-х годов ХХ века широко используется в высокотехнологичных областях промышленности. На сегодняшний день титан и титановые сплавы с различными характеристиками являются ключевыми и, во многих случаях, безальтернативными материалами для стратегических отраслей, к которым относятся авиастроение и ракетостроение, атомная энергетика, судостроение, медицинская, пищевая и химическая промышленность, электроника и т.п.

Характеристики и свойства

Титан — это химический элемент с символом Ti и атомным номером 22. Это блестящий металл с серебристым цветом, низкой плотностью и высокой прочностью. Он устойчив к коррозии в морской воде и хлоре.

Элемент встречается в ряде месторождений полезных ископаемых, главным образом рутила и ильменита, которые широко распространены в земной коре и литосфере.

Титан используется для производства прочных лёгких сплавов. Двумя наиболее полезными свойствами металла являются коррозионная стойкость и отношение твёрдости к плотности, самое высокое из любого металлического элемента. В своём нелегированном состоянии этот металл столь же прочен, как некоторые стали, но менее плотный.

Характеристики титана

В таблице Менделеева Титан (Ti) можно найти под номером 22. Этот металл и его сплавы являются четырехвалентными. Кипение достигается при температуре +3330 °С, а плавление при +1168 °С.

Выделяют два вида титана, которые имеют идентичный химический состав при разном строении. Это обуславливает отличия в их свойствах. Низкотемпературная α-модификация сохраняет устойчивость только до температуры +882,5 °С, β-модификация может выдерживать большую температуру и сохраняет устойчивость до температуры плавления.

Характеристики титана

Титан и его сплавы парамагнитны. Удельное электросопротивление этого материала достаточно высоко 5.562*10-7–7.837*10-7 Ом/м. Он отличается низкой восприимчивостью температуры при нагревании. В случае снижения температуры до 0,45 К, титан становится проводником. Сталь и титан внешне очень похожи.

Если сравнивать титан с алюминием или железом, то его плотность и удельная теплоемкость находятся где-то посередине. Зато он обладает высокой механической прочностью, превосходя в этом параметре алюминий в 6 раз, а чистое железо в 13 раз. Данный материал может быть представлен в любой форме: листами, плитами, трубами и прутками.

Механические и технические свойства титана и его сплавов, а также их химический состав определяются маркой материала. В его состав могут входить следующие элементы:

  • алюминий;
  • молибден;
  • ванадий;
  • марганец;
  • хром;
  • олово;
  • кремний;
  • цирконий;
  • железо.

Титановые сплавы

Добавление к титану других металлов или присадочных материалов, позволяет создавать сплавы с заданной макро-, микро-, кристалло-, суб-, наноструктурой, благодаря чему сам сплав и конструкции из него приобретают определенный уровень механических и эксплуатационных характеристик.

Титановые сплавы маркируют буквами ВТ или ОТ и порядковым номером. По технологическому назначению их делят на деформируемые и литейные, а по прочности — на три группы:

  1. ВТ1, ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ1-1, ОТ4-0 (300 — 700 МПа);
  2. ВТ3-1, ОТ4, ВТ5, ВТ5-1 (700 — 1000 МПа);
  3. ВТ6, ВТ14, ВТ15 (более 1000 МПа после закалки и старения).

Например, сплавы с гадолинием (ВТ38, ВТ23-1, ВТ43-1, ВТ19-1), обладают повышенной прочностью, жаропрочностью и жаростойкостью. Сплавы ВТ23, ВТ23К, ВТ23М, ВТ43 имеют универсальное назначение и обладают хорошей свариваемостью.

Также можно провести классификацию титановых сплавов по составу легирующих элементов:

  1. Сплавы с α-структурой — ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1. Эта группа сплавов отличается хорошей свариваемостью и термической стабильностью, т.е. отсутствием увеличения хрупкости при совместном длительном воздействии высоких температур и напряжений.
  2. Сплавы с (α+β)-структурой — сплавы ВТ14, ВТ9, ВТ8, ВТ6, ВТ6С, ВТ3-1, ВТ22, ВТ23. Благодаря более пластичной β-фазе эти сплавы более технологичны и лучше обрабатываются давлением, чем α-сплавы.
  3. Сплавы с β-структурой. Некоторые опытные ВТ15, ТС6 с высоким содержанием хрома и молибдена. Эти сплавы сочетают хорошую технологическую пластичность с очень высокой прочностью и хорошей свариваемостью.

Легирующие элементы разделяют на три группы: на α-стабилизаторы, β-стабилизаторы и нейтральные упрочнители. Примерами α-стабилизаторов являются следующие элементы: алюминий, кислород, углерод, азот, — β-стабилизаторов — молибден, ванадий, железо, хром, никель, — нейтральных упрочнителей — цирконий, олово, кремний. Например, если в состав титанового сплава входят алюминий и ванадий, то такой сплав называется (α+β)-сплавом.

Из сплавов титана путем литья производятся как специальные узлы и конструкции для того или иного вида техники, так и различные виды полуфабрикатов: титановый пруток, титановый лист, титановая плита, титановая труба, титановая проволока. К примеру, титановые листы из сплавов ВТ6С, ВТ14, ВТ23 с текстурным упрочнением обладают исключительной прочностью и сопротивлением деформации, поэтому их применяют для изготовления тормозных дисков в машиностроении, шаровых баллонов для ракет. Титановые (α+β)-сплавы относятся к группе высокопрочных термически упрочняемых сплавов. Заданные свойства сплавам придаются путем легирования алюминием, молибденом, хромом, железом, марганцем, ниобием, танталом и другими элементами.

Свойства титана и его сплавов

Стандартно выделяются три категории титановых сплавов:

  1. Конструкционные и высокопрочные титановые сплавы. Имеют очень твердый состав, благодаря которому достигается идеальный баланс пластичности и прочности.
  2. Жаропрочные титановые сплавы. Имеют твердый состав, включающий в себя определенное количество химического соединения, что несколько снижает пластичность, зато придает высокую жаропрочность.
  3. Титановые сплавы на основе химического соединения. Этот жаропрочный состав имеет малую плотность и может составить конкуренцию никелевым соединениям по жаропрочности при определенной температуре.

Сейчас Ti очень широко используют в конструкционной деятельности. Еще 200 лет назад его считали неподходящим для конструирования, но прошло время, и на данный момент это один из самых долговечных и надежных материалов с широким спектром других полезных свойств.

Свойства титана и его сплавов

Рассмотрим подробнее самые популярные сплавы титана, их свойства и применение:

  • ВТ1-00 и ВТ1-0.

Технический титан. Полуфабрикаты технического Ti марок ВТ1-00 и ВТ1-0 поставляются в большом количестве металлургическими заводами. В состав этих марок входят примеси железа, азота, кремния, кислорода, углерода и пр. При этом в разновидности ВТ1-0 примесей значительно больше, чем обуславливается его большая прочность и меньшая пластичность по сравнению со второй маркой. Высокая пластичность этих марок позволяет изготавливать тончайшие изделия, включая фольгу.

Рекомендовано к прочтению

  • Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
  • Виды резки металла: промышленное применение
  • Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Эти материалы не обладают высокой прочностью, поэтому для ее увеличения можно выполнить нагартовку. Правда, при этом снизится пластичность. Нагартовка не является оптимальным методом улучшения свойств данного металла, поскольку пластичность снижается гораздо сильнее, чем повышается прочность. Еще одним недостатком технического Ti является водородная хрупкость. Важно следить за тем, чтобы содержание водорода не превышало 0,008 % в титане ВТ1-00 и 0,01 % в ВТ1-0.

  • Сплав ВТ5 (ВТ5Л).

Для легирования сплава ВТ5 (ВТ5Л) использовали лишь алюминий, который является самым распространенным легирующим средством. Особые свойства алюминия привели его к лидирующим позициям среди всех лигирующих добавок:

  1. алюминий является природным материалом, который можно легко найти и стоит недорого;
  2. меньшая по сравнению с Ti плотность алюминия позволяет значительно повышать удельную прочность получаемого состава;
  3. чем больше в составе алюминия, тем более жаропрочное соединение получается, также увеличивается сопротивление ползучести соединения;
  4. включение в состав алюминия позволяет улучшить показатели модулей упругости;
  5. повышение объема алюминия в соединении снижает их водородную хрупкость.

По сравнению с техническим Ti, для марки ВТ5 характерны такие свойства, как большая прочность и жароустойчивость. Улучшение данных свойств приводит к снижению технологической пластичности Ti. Соединение ВТ5 в горячем состоянии может быть подвергнуто штамповке, ковке и прокату, что позволяет производить профильную, прутковую и штамповочную продукцию. Но основной сферой применения является фасонное литье (марка ВТ5Л), а не металл в деформированном состоянии.

  • Сплав ВТ5-1.

Соединение ВТ5-1 включено в систему Ti-Al-Sn. Технологические свойства титана и его сплавов с алюминием улучшаются за счет олова. Это приводит к снижению окислительных процессов и увеличению сопротивления ползучести. Прочностные свойства этого сплава титана позволяют отнести его к соединениям средней прочности. При этом ВТ5-1 не поддается надрезам, предел его выносливости с достаточным запасом, уровень жаропрочности достигает +450 °С.

Сплав ВТ5-1

С технологической точки зрения ВТ5-1 более предпочтителен (по сравнению с ВТ5). Основная сфера применения: поковки, листы, профили, плиты, штамповки, трубы, проволока и другие виды полуфабрикатов, производимых под давлением.

Соединение образуется путем сваривания. При этом основной материал и сварное соединение обладают одинаковой прочностью. Воздействие высокой температурой не повышает прочности ВТ5-1.

Если необходимо работать при криогенных температурах, то надо контролировать содержание примесей в материале, поскольку превышение допустимого порога может приводить к повышению хладноломкости. Маркировка ВТ5-1кт обозначает состав с пониженным содержанием примесей.

В европейских странах соединение Ti-5A1-2,5Sn используют двумя способами: по стандартному назначению и для работы при криогенных температурах. Состав для криогенной работы маркируют Ti-5AI-2,5Sn ELI и также для поддержания его свойств следят за уровнем примесей.

  • Сплав ОТ4-0.

Высокотехнологичное соединение с малой прочностью маркируют ОТ4-0. Под давлением в результате горячей обработки марганец способен повысить технологичность состава. Это сплав титана псевдо-α-класса с небольшим количеством β-фазы. Не подлежит термическому упрочнению. Сфера применения: поковки, листы, прутки, ленты, штамповки и полосы. Легко принимает нужную форму при холодной и горячей обработке. Допускается даже штамповка в условиях комнатной температуры. Свойства материала прекрасно подходят для сварочных работ.

  • Сплав ОТ4-1.

Среди наиболее технологичных можно выделить сплав титана ОТ4-1. Обладает следующими свойствами: малопрочный, малолегированный псевдо-α-класса системы Ti-Al-Mn, прекрасно деформируется. Можно менять форму этого титанового сплава как в горячем, так и в холодном состоянии. Сфера применения: поковки, листы, профили, плиты, ленты, прутки, полосы и трубы.

На холодную в основном выполняется листовая штамповка, не требующая сложной формы. Если необходимо изготовить более сложную по форме деталь, то желательно подогреть материал до +500 °С. Свойства ОТ4-1 позволяют использовать его для выполнения сварочных работ любым способом. При этом основной металл и сварное соединение будут обладать одинаковой прочностью и пластичностью.

Для полного отжига необходима температура +640…+690 °С (подходит для изготовления листовых полуфабрикатов и их производных) и +740…+790 °С (для изготовления поковок, прутков, штамповки и пр.).

Для неполного отжига достаточно температуры +520…+560 °С. Среди свойств, которые понижают ценность данного сплава, можно выделить невысокую прочность и излишнюю водородную хрупкость (для поддержания оптимальных свойств металла необходимо содержание водорода не более 0,005 %).

Сплав ОТ4-1

Читайте также: Трехмерная лазерная обработка: особенности технологии и ее преимущества.

Свойства и характеристики титана

Титан может похвастаться весьма выгодным набором различных свойств. К ним можно отнести:

  • стойкость к механическому воздействию;
  • стойкость к коррозии;
  • высокие прочностные показатели;
  • высокая температура плавления;
  • показатели плотности выше чем у алюминия;
  • теплопроводимость ниже чем у алюминия и железа;
  • титан можно использовать в большом диапазоне температур.

Перечисленные свойства титана говорят о том, что его можно применять в самых различных целях. Именно об этом и мы и поговорим более подробно. Сперва, стоит отметить, что титан имеет не только различные свойства и характеристики, но и марки.

Физические свойства металла

Свойства титана
Это прочный металл с низкой плотностью, довольно пластичный (особенно в бескислородной среде), блестящий и металлоидно-белый. Относительно высокая температура плавления более 1650 °C (или 3000 °F) делает его полезным в качестве тугоплавкого металла. Он парамагнитный и имеет довольно низкую электрическую и теплопроводность.

По шкале Мооса твёрдость титана равняется 6. По этому показателю он немного уступает закалённой стали и вольфраму.

Коммерчески чистые (99,2%) титаны имеют предельную прочность на разрыв около 434 МПа, что соответствует обычным низкосортным стальным сплавам, но при этом титан гораздо легче.

Химические свойства титана

Описание титана
Как алюминий и магний, титан и его сплавы сразу же окисляются при воздействии воздуха. Он медленно реагирует с водой и воздухом при температуре окружающей среды, потому что образует пассивное оксидное покрытие, которое защищает объёмный металл от дальнейшего окисления.

Атмосферная пассивация даёт титану отличную стойкость к коррозии почти эквивалентную платине. Титан способен противостоять атаке разбавленных серных и соляных кислот, растворов хлорида и большинства органических кислот.

Титан является одним из немногих элементов, которые сгорают в чистом азоте, реагируя при 800° C (1470° F) с образованием нитрида титана. Из-за своей высокой реакционной способности с кислородом, азотом и некоторыми другими газами титановые нити применяются в титановых сублимационных насосах в качестве поглотителей для этих газов. Такие насосы недороги и надёжно производят чрезвычайно низкое давление в системах сверхвысокого вакуума.

Обычными титаносодержащими минералами являются анатаз, брукит, ильменит, перовскит, рутил и титанит (сфен). Из этих минералов только рутил и ильменит имеют экономическое значение, но даже их трудно найти в высоких концентрациях.

Титан содержится в метеоритах и он был обнаружен на Солнце и звёздах M-типа с температурой поверхности 3200° C (5790° F).

Известные в настоящее время способы извлечения титана из различных руд являются трудоёмкими и дорогостоящими.

Марки титана

Титан имеет достаточно большое количество различных марок. Каждая марка имеет разное содержание химических элементов и примесей, таких как азот, кремний, кислород, железо и другие. Возьмем, к примеру, марки титана ВТ1-0 и ВТ1-00. Титан данных марок используется в технических целях, так как имеет сравнительно небольшую прочность из-за низкого количества примесей в своем составе. То есть состав определенной марки титана влияет на его свойства и качественные показатели.

Где применяют титан?

Первоначально титан использовался преимущественно в военной промышленности, но со временем его стали активно применять и в других сферах, таких как:

  • энергетическая промышленность. Сплавы титана нашли свое применение в производстве теплообменного оборудования, различных труб, а также в качестве их покрытий.
  • химическая и нефтехимическая промышленность. Листы из титана используют для производства различных деталей химического и нефтехимического оборудования.
  • пищевая промышленность. Для оборудования данной отрасли ставят очень высокие требования, а титановые сплавы соответствуют им. Из этого металла делают центрифуги, мерные цистерны, фильтры, сосуды и другое оборудование для пищевой отрасли.
  • целлюлозная промышленность. Этой отрасли характерны весьма сложные процессы, которые требуют материалы с высокими качественными показателями. К таким материалам относят титан.
  • автомобильная промышленность. Доказано, что чем меньше масса автомобиля, тем меньше расход топлива. Тем самым повышается его экономичность и экологичность. Небольшая масса титана позволяет снизить массу деталей автомобилей.
  • декоративно – прикладное искусство. Титан хорошо обрабатывается, тем самым позволяет использовать себя для изготовления различных украшений, скульптур, памятников. К примеру, из титана делают серьги для пирсинга. Их можно использовать для первичных проколов, так как титан не вызывает аллергических реакций.

Области применения титана

Область использования металла была бы значительно шире, если бы не высокая стоимость его получения. Из-за этого применяют титан лишь в тех областях, где использование столь дорогого вещества экономически оправдано. Обуславливает применение не только прочность и легкость, но и стойкость к коррозии, сравнимая со стойкостью благородных металлов и долговечности.

Свойства металла необыкновенно сильно зависят от чистоты, поэтому применение технического и чистого титана рассматриваются как 2 отдельных вопроса.

О том, благодаря каким свойствам титан так широко используется в промышленности, расскажет это видео:

Технический металл

Технический титан может содержать разнообразные примеси, не сказывающиеся на химических свойствах вещества, однако имеющих влияние на физические. Технический титан теряет такое ценное качество, как жаропрочность и способность работать при температурах выше 500–600 С. А вот коррозийная его стойкость никак не уменьшается.

  • Этим и обусловлено его применение – в химической промышленности и в любой другой области, где необходимо обеспечить стойкость изделий в агрессивных средах. Из титана изготавливают емкости для хранения, арматуру, части реакторов, трубопроводов и насосов, назначением которых является перемещение неорганических и органических кислот и оснований. Такими же свойствами в большинстве своем обладают и титановые сплавы.
  • Малый вес совместно с коррозийной стойкостью обеспечивает и другое применение – при изготовлении транспортной техники, в частности, железнодорожного транспорта. Использование титановых листов и прутков при изготовлении вагонов и поездов позволяет уменьшить массу составов, а, значит, уменьшить размеры букс и шеек, сделав тягу более эффективной.

В обыкновенных автомобилях из титана изготавливают системы отведения отработанных газов и витые пружины. В гоночных автомобилях титановые движущие узлы позволяют заметно облегчить машину и улучшить ее свойства.

  • Незаменим титан в производстве бронетанковой техники: вот где соединение прочности и легкости оказывается решающим.
  • Высокая коррозийная стойкость и легкость делает материал привлекательным и для военно-морского дела. Титан применяют при изготовлении тонкостенных труб и теплообменников, выхлопных глушителей на подводных лодках, клапанов, пропеллеров, элементов турбин и так далее.

Изделия из титана (фото)

izdeliya-iz-titana-foto

Чистый металл

Чистый металл проявляет очень высокую жаропрочность, способность работать в условиях высокой нагрузки и высокой температуры. А, учитывая его малый вес, применение металла в ракето- и авиастроении оказывается очевидным.

  • Из металла и его сплавов изготавливают детали крепления, обшивку, части шасси, силовой набор и так далее. Кроме того, материал используется при конструировании авиационных двигателей, что позволяет снизить их вес на 10–25%.
  • Ракеты при прохождении через плотные слои атмосферы испытывают чудовищные нагрузки. Применение титана и его сплавов позволяет разрешить задачу статической выносливости аппарата, усталостной прочности и в какой-то мере ползучести.
  • Еще одно применение чистого титана – изготовление деталей электровакуумных приборов, рассчитанных на эксплуатацию в условиях перегрузок.
  • Незаменим металл в производстве криогенной техники: прочность титана с понижением температуры только увеличивается, но при этом сохраняется некоторая пластичность.
  • Титан является едва ли не самым биологически инертным веществом. Коммерчески чистый металл используют для изготовления всех видов внешних и внутренних протезов вплоть до сердечных клапанов. Титан совместим с биологической тканью и не вызвал ни единого случая аллергии. Кроме того, материал применяют для хирургических инструментов, инвалидных костылей, колясок и так далее.

Однако при всей своей стойкости к температурам и долговечности металл не используется при изготовлении подшипников, втулок и других деталей, где предполагается трение. Титан обладает низкими антифрикционными свойствами и с помощью добавок этот вопрос не решается.

Титан хорошо полируется, анодируется – цветное анодирование, поэтому часто применяется в художественных произведениях и в архитектуре. Примером может послужить памятник первому искусственному спутнику земли или памятник. Ю. Гагарину.

Про маркировку на изделиях из титана, инструкции по его применению и иные важные моменты использования металла в строительстве, расскажем ниже.

В видео ниже показан процесс андонирования титана:

Применение титана в строительстве

Такие свойства как прочность, стойкость к коррозии, химическим веществам, атмосферным осадкам, ультрафиолетовым лучам и другим неблагоприятным факторам внешней среды позволяют использовать титан в строительстве. Титан, как строительный материал, популярен во многих странах мира. Например, в восточных странах титан используют в качестве кровельного материала. Очень часто здания облицовывают титаном из-за его выгодных свойств и в других странах мира. Также титаном облицовывают карнизы, колонны и другие элементы зданий.

Этот цветной металл, на протяжении многих лет, зарекомендовал себя как надежный и долговечный материал. Сферы и области применения титана очень обширны и благодаря своим уникальным свойствам, данный металл называют «металлом будущего». Нет и капли сомнения, что титан не утратит своей популярность даже через много лет.

Его использование в строительстве

Конечно, львиная доля титана используется в авиастроении и в транспортной промышленности, где особенно важно сочетание прочности и легкости. Однако и в строительстве материал применяется, и применялся бы шире, если бы не высокая стоимость.

Обшивка титаном

Эта технология распространена пока мало, но, например, в Японии титановые листы очень широко используют для отделки крыш и даже внутренних интерьеров. Доля материала, расходуемого в строительстве, значительно выше доли, используемой в авиасекторе.

Связано это как с прочностью такой облицовки, так и с ее удивительными декоративными возможностями. Методом анодного окисления на поверхности листа можно получить слой оксидов разной толщины. Цвет при этом изменяется. Изменяя время отжига и интенсивность, можно получить желтый, бирюзовый, синий, розовый, зеленый цвета.

При анодировании в атмосфере азота изготавливают листы со слоем нитрида титана. Таким образом, получают самые разнообразные оттенки золота. Эта технология используется при реставрации памятников архитектуры – восстановление церквей, например.

Далее будет рассмотрен такой способ применения титана как изготовление фальцевой кровли.

Фальцевые кровли

izdeliya-iz-titana
Этот вариант уже получил весьма широкое распространение. Но, правда, основой его служит не сам титан, а его сплав с цинком.

Сами по себе фальцевые кровли известны очень давно, но давно не пользовались популярностью. Однако сегодня благодаря моде на стили хай-так и техно появилась потребность в ломаных и сплайновых поверхностях, особенно переходящих в фасад здания. А такую возможность и предоставляет металлическая кровля.

Ее способность к формообразованию практически безгранична. А применение сплава цинк-титан обеспечивает и исключительную прочность, и самый необычный внешний вид. Хотя справедливости ради базовый матово-стальной цвет считается самым респектабельным.

Поскольку цинк-титан обладает вполне достойной ковкостью, из сплава изготавливают разнообразные сложные декоративные детали: коньки крыш, водостойкие отливы, карнизы и прочее.

Такая область применения титана как облицовка фасада рассмотрена кратко ниже.

Облицовка фасада

При изготовлении облицовочных панелей также используется цинк-титан. Применяют панели и для облицовки фасадов, и для отделки интерьеров. Причина та же – комбинация прочности, исключительной легкости и декоративности.

Выпускаются панели самой разной формы – в виде ламелей, ромбов, модулей, чешуи и так далее. Самое интересное, это то, что панели могут быть не плоскими, а принимать едва ли не любые объемные формы. В результате такая отделка возможна на стенах и зданиях любой, самой немыслимой конфигурации.

Легкость изделия обуславливает и другое совершенно уникальное применение. Обычный вентилируемый фасад подразумевает закрепление плит и зазор между облицовкой и утеплителем. Однако легкие панели цинк-титана можно крепить на подвижные открывающиеся механизмы, образуя систему, наподобие жалюзи. Пластины по необходимости могут отклоняться от плоскости на угол в 90 градусов.

Титан обладает уникальным сочетанием прочности, легкости и коррозийной стойкости. Эти качества обуславливают его применение, несмотря на высокую стоимость материала.

О том, как сделать кольцо из титана, расскажет это видео:

Титан – наследие прошлого

Титан – это большой водонагреватель, предназначенный для обеспечения кипятком пассажиров в пути следования поезда. Представляет собой большой бак из нержавеющей стали с трубчатыми электрическими нагревателями внутри. Под баком находится топка, в которую закладывают топливо (дрова или уголь). Титан может работать как от электрической энергии, так и от сгорания твёрдого топлива.

Вода в титане закипает примерно за полчаса. В титан она попадает по трубам из баков, которые находятся под крышей вагона. Расчётные нормы воды на каждого пассажира около 20 литров за сутки. Это не только кипячёная вода, но и для умывания, туалета и других хозяйственных нужд.

Насколько чистой является вода в титане

По санитарному регламенту, в неделю 1 раз бак титана должен промываться холодной водой, дважды заполниться и слиться. И только после этого наполняться для кипячения и использования.

Если в баке кипяченая вода простояла более 12 часов без использования, она должна быть слита и заполнена заново сырой водой. Всё это предусмотрено для безопасной и комфортной поездки пассажиров до точки своего назначения.

Но соблюдаются эти нормы или нет, мы не знаем.

Что они собой представляют

купить титан для нагрева воды электрический
Приспособление для нагрева воды, это, как правило, простое и удобное для пользования оборудование.

Его в основном, устанавливают на дачах или в сельских домах.

Кроме своей основной функции, колонка прогревает помещение, в котором она находится, а также не дает повышаться уровню влажности, что характерно для душевых и ванных комнат (про установку полотенцесушителя своими руками прочитайте в этой статье.).

Современный титан, представляет собой резервуар из нержавеющей стали высокого качества, со встроенным внутри него оборудованием.

В зависимости от конструктивных особенностей приспособления, вода в нем может нагреваться несколькими способами:

  • с помощью твердых видов топлива,
  • посредством ТЭНов.

Работа агрегата основывается на следующем принципе:

  • горячая вода, в процессе нагревания, вытесняется холодной, которая постоянно поступает в емкость.

Горячая жидкость поступает по трубе в смеситель.

труба канализационная гофрированная 110
А что вам известно про канализационную гофрированную трубу 110 мм? Прочитайте в полезной статье о преимуществах и способах их монтажа в системе сбора отработанных стоков.

Как «стравить воздух» из системы отопления через кран Маевского, прочитайте на этой странице.

Для того, чтобы титан хорошо работал, нужно иметь постоянный источник воды:

  • лучше всего, если это будет водопровод, а в случае его отсутствия, можно использовать накопительную емкость.

В продаже есть универсальные титаны, оснащенные топкой и ТЕНом.

Они намного лучше классических дровяных титанов для нагрева воды (какой купить), так как вам не нужно будет постоянно смотреть за наличием топлива и контролировать уровень горения, убирать золу.

У таких агрегатов имеется еще одно преимущество – нет необходимости обустраивать дымоход.

Если в вашем жилом доме не бывает перебоев с электричеством, то водогрейный титан с ТЭНом является идеальным вариантом, он будет полностью удовлетворять потребности всех членов семьи в горячей воде.

Чтобы вы никогда не сталкивались с проблемами подобного рода, нужно приобрести и установить электрический водонагреватель.

Использовать электрический ток в роли проводника тепла люди начали в конце 19 века.

Известная немецкая компания АЕG в 1885 году получила патент на изобретение известного ученого Йохана Вайланта – нагреватель воды электрический.

котел электрический титан 60 квт купить
Это был бак большого размера (про сварку чугуна нержавеющим электродом написано здесь), который можно было подключать к сети.

Внутри устройства находился ТЭН.

Из-за значительных габаритов, оборудование потребляло много энергии, и его внутренняя поверхность не была защищена от коррозии.

В 1923 году немцу Теодору Штибелю удалось создать первый кипятильник.

У приспособления был стержень круглого сечения.

Через время, устройство приобрело изогнутую форму. С помощью завитков удалось увеличить нагреваемую площадь и существенно сократить время, необходимое для обогрева жидкости.

В средине 20 века было поставлено на поток изготовление первых водонагревателей бытового типа.

Данные модели имели низкую производительность, с их помощью можно было нагреть небольшое количество воды.

Но для промышленных нужд, этого было, явно, недостаточно.

Чтобы прогреть жидкость в больших масштабах, необходимо много времени и свободный, непрерывный доступ к горячей воде.

Так появились накопительные емкости, которые способны поддерживать необходимую температуру жидкой субстанции на протяжении длительного периода времени.

перфокор труба дренажная гофрированная перфорированная соединение
А что вам известно про соединение дренажной, гофрированной, перфорированной трубы Перфокор? Как это можно сделать своими руками, прочитайте в полезной статье.

Для чего нужны и как установить пластиковые перегородки для санузлов написано здесь.

На странице: http://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/titan.html прочитайте, как сделать титан на дровах своими руками.

В таких баках нагревательный элемент располагается в самом резервуаре и имеет непосредственный контакт с водой.

Водонагреватели бывают:

  • дровяные,
  • работающие от энергии солнечных батарей,
  • газовые,
  • электрические.

В этой статье мы более подробно остановимся на последней модификации устройства.

Первое, на чем хочется остановиться – это стоимость изделий.

На прилавках магазинов можно увидеть, как скромные модели по цене 1,5 – 2 000 рублей, так и массивные водонагреватели на 200 литров за 25 000 рублей.

Среди разнообразия товара, каждый сможет выбрать для себя вариант по душе по всем показателям.

Что касается потребления электроэнергии: нагреватели потребляют от – 1,5 до 30 киловатт.

титан для нагрева воды электрический цена
Если вы решитесь, и один раз потратитесь, на современный, красивый и эффективный аппарат, то сможете иметь возможность на долгое время забыть о похождениях с ведрами холодной воды.

Дачники, тоже не хотят отказываться от комфорта. Намного приятнее мыть посуду, руки и умываться в теплой водице.

Но во многих деревнях и садовых товариществах нет даже водопровода.

В этом случае на помощь приходит нагреватель наливного типа.

В такой агрегат нужно просто залить воду, вилку вставить в розетку и вопрос можно снимать с повестки дня.

Техническое устройство

Электрический нагреватель воды состоит, как правило, из бака и трубчатого или спирального нагревательного элемента.

Некоторые модели работают с помощью пульта управления.

ТЭН, он же трубчатый нагреватель, надежный в использовании и ему не страшны воздушные пробки.

Но у него есть один существенный недостаток – он имеет свойство, довольно, быстро покрываться накипью.

Элемент в виде спирали греет воду, значительно, быстрее и на нем не образовываются твердые отложения.

Дорогие нагреватели, у которых внутри установлена спираль, снабжены специальным регулятором, который отключит прибор даже при незначительной поломке.

Материал, из которого делают резервуары:

  • нержавейка (сварка полуавтоматом в среде аргона описана в этой статье),
  • пластик, изнутри покрытый обычной или титановой эмалью и стеклокерамикой.

Пластик служит недолго и стоит недорого, его хватает максимум на 2 – 3 сезона.

Покрытие из эмали или стеклокерамики намного прочнее и эффективнее, хорошо защищает металл от коррозии.

титан для кипячения воды электрический
Но такие изделия плохо переносят частые и сильные температурные перепады.

От этого они быстро трескаются и в результате бак выходит из строя.

Температура в этих нагревателях не должна быть выше 60 градусов.

Титановая эмаль и нержавейка – надежный и прочный материал. Но, как бы там, ни было, а через лет 10 – 15 ржавеют сварочные швы всех резервуаров.

Чтобы такое не случилось, внутри каждой емкости в обязательном порядке устанавливают анодный стержень. Он не дает железу окисляться. Срок службы штыря – 5-8лет, при выходе из строя его легко заменить.

Электрические водонагреватели могут управляться двумя способами:

  • электронным,
  • гидравлическим.

Наиболее лучший вариант – это первый. Электроника служит гарантией нормальной работы всех приборов.

У аппаратов, снабженных электронным управлением, имеется в наличии жидкокристаллическое отображающее устройство с индикатором включения выключения обогрева воды и состояния магниевого анода.

На экране отображаются следующие показатели:

  • титан для воды электрический
    температура жидкости,
  • сила потока,
  • мощность и т.д.

Гидравлическому регулированию «отдает приказы» сенсор потока.

Что это значит? Когда мы открываем кран, включаются ТЭНы, посредством которых и греется вода.

Как только кран закрыть, происходит отключение ТЭНов. В этом случае температура жидкости на выходе будет напрямую зависеть от мощности нагревателя и напора в систему.

Чем мощнее агрегат, тем большее количество жидкой субстанции он способен нагреть за одну минуту. Для того, чтобы приять душ, достаточно аппарата на 6–10 кВт и 3–4 литра.

Мощные приспособления (мощностью 15 – 30 кВт), которые управляются электроникой, нагреют за одну минуту около десяти литров воды.

Какие бывают электрические водонагреватели

В первую очередь, нужно определиться с размером резервуара.

Как не ошибиться в расчетах?

Один человек, в среднем, тратит 250 – 350 литров воды.

Умножьте эти цифры на количество постоянно проживающих в доме человек.

титан для воды электрический цена
Если в семье есть малыши, расход увеличивается примерно в полтора раза.

Но, так как горячую воду нужно разбавлять с холодной, в пропорциях ½, то из этого следует, что каждому члену вашей семьи достаточно 150 – 175 литров.

В обычную квартиру, как правило, устанавливают баки от 10 до 50 литров.

Бойлер большего размера разместить в небольшом помещении ванной комнаты будет очень сложно.

Для частного дома

А вот для нужд частного дома, можно приобретать водонагреватель с емкостью на 100 – 200 литров.

Накопительные нагреватели с ТЭНом внутри.

Принцип их работы очень простой: при отборе горячей воды, в бак сразу начинает поступать из водопровода холодная жидкость и греться до установленной температуры.

То есть, резервуар, работает, беспрерывно. Больше 85 градусов вода не прогревается, ей не дает это сделать вмонтированный ограничитель.

Аппараты нагревательного типа бывают настенные и напольные. Такие баки выпускают с теплоизолирующим слоем для того, чтобы жидкость в них не остывала, как можно, дольше.

Проточного типа

Проточные агрегаты имеют гораздо меньшие размеры, чем накопительные. Их, чаще всего, монтируют в малогабаритных квартирах и в дачных домиках.

водонагреватель титан электрический
Вода в них не накапливается, а греется, проходя через ТЭН или спираль.

Температура на выходе такого аппарата – не более 60 градусов Цельсия.

В домах, где не предусмотрен центральный водопровод, пользуются наливными водонагревателями.

Это, как правило, емкость, объем которой от трех до тридцати литров из нержавейки, алюминия (рекомендации, какие купить электроды для сварки, прочитайте здесь) или пластика.

ТЭН располагается ниже крана, имеется терморегулятор для возможности устанавливать температуру в ручном режиме.

Сверху бака предусмотрена крышка, сняв которую, доливают воду. Данный аппарат будет для вас необходимым предметом быта, если вы живете вдали от цивилизации.

Накопительные нагреватели намного экономичнее, чем проточные.

Прежде, чем покупать титан для нагрева воды электрический
, нужно внимательно прочесть правила пользования, которые к нему прилагаются.

Для того, чтобы вы могли сделать правильный выбор, и без проблем установить приспособление, нужно знать следующие моменты:

  • способ подачи воды (напорный или безнапорный),
  • как правильно крепить устройство,
  • как им управлять и т.д.

титан водонагреватель электрический цена
Не сильно мощные бойлеры и накопительные нагреватели работают от сети 220В.

Если мощность аппарата больше 12 кВт, его нужно подсоединять к трехфазной сети.

Желающие, могут приобрести нагреватели с ускоренной функцией нагрева.

Преимущества и недостатки


За процессом работы титана нужно внимательно следить

Достоинств у водогрейных установок немало:

  • независимость от коммуникационных сетей;
  • вода внутри бака нагревается быстро;
  • конструкция простая, удобная в эксплуатации и обслуживании;
  • стопроцентная автономность;
  • легкий монтаж;
  • высокая ремонтопригодность;
  • приемлема цена.

Не обошлось без недостатков:

  • отсутствие автоматической системы управления;
  • за всеми процессами надо следить самостоятельно, особенно это касается перегрева воды;
  • топка производится вручную;
  • вода нагревается порциями;

В холодное время года дровяной титан надо освобождать от воды.

Устройство и принцип работы


Конструктивно титан представляет собой водяной бак определенного объема, под которым устанавливается топка с колосником для дров. В самом низу размещается зольник, куда падает зола. Обычно это выдвигающаяся полка, которую удобно вытаскивать. От топки сквозь резервуар проходит дымоходная труба. Нагрев воды проводиться через перегородку, разделяющую два отсека, и через стенку дымохода.

На рынке водонагреватель представлен двумя моделями:

  • неразъемной – две части оборудования соединены между собой сваркой;
  • разъемной – соединение произведено болтами или винтами.

Последний вариант отличается высокой ремонтопригодностью, потому что чаще всего из строя выходит топочный отсек. Его можно легко заменить новым, открутив крепежные изделия.

В самом водяном баке сделано два отверстия, к которым приварены трубные патрубки. Нижний используется для закачки холодной воды, верхний для использования горячей. На последний устанавливается смеситель или кран. В старых бойлерах титанах залив воды производился ведрами через верхнюю крышку, которая легко снималась. Сегодня водонагреватели подключают к водопроводной сети.

Принцип работы основан на чисто физических свойствах воды. При нагревании она поднимается к горловине, а холодная часть опускается к топке. Входящая через нижний патрубок вода нагревается, поднимается вверх к выходной трубке, соединенной со смесителем. Холодная, поступающая из водопровода, сталкивается с перегородкой топки, где начинает нагреваться.

В современных конструкциях используют утепленные слои, которые укладывают между водяным баком и корпусом агрегата. Это дает возможность быстрого нагрева и сохранения теплой воды на протяжении нескольких часов.

Критерии выбора

Водонагреватели Титаны – это большое разнообразие оборудования по различным эксплуатационным характеристикам. Основной – объем водяного резервуара. Второй показатель – размеры топки. Чем больше топка, тем больше дров в нее можно заложить, тем быстрее нагреется вода.

Есть и чисто специфические качества водогрейного агрегата, на которые надо обращать внимание при выборе:

  • если топка будет сделана из чугуна, а не из стали, она прослужит дольше;
  • вода будет нагреваться быстрее в бойлере неразъемного типа;
  • разъемный вариант дает возможность крутить бак относительно топки, что позволяет точно расположить смеситель относительно места принятия водных процедур;
  • бак из нержавеющей стали прослужит практически вечно, но стоит такой прибор дороже;
  • некоторые производители облицовывают топку изнутри шамотным огнеупорным кирпичом, такая конструкция более эффективно выдерживает температурный режим;
  • в продаже есть водонагреватели на дровах (титаны), в водяной бак которых установлен ТЭН.

Последняя модификация очень популярна. Она дает возможность не использовать дрова.

При включении электрического нагревательного элемента набегает большая сумма за потребление электроэнергии.

Правила монтажа

Существуют нормативы, на основе которых производят установку титанов. Так как этот вид водогрейного оборудования относится к категории «дровяных», к ним предъявляются строгие требования относительно норм пожарной безопасности.

  • От поверхности кирпичных стен титан должен стоять на расстоянии минимум 20 см.
  • От деревянных – на расстоянии полметра. К тому же дерево надо отделать металлическим или асбестовым листом.
  • Под водогрейный прибор надо уложить огнезащитное покрытие, чтобы оно перекрывало площадь пола перед топочной камерой на случай, если уголь или зола упадут на напольное основание.

Для присоединения входного патрубка к водопроводной трубе используют металлизированные гибкие шланги с накидными гайками на концах и резиновыми прокладками внутри. Перед ними обязательно устанавливается отсекающий вентиль. Выходные патрубки в современных титанах для душа комплектуются смесителями и лейками.

Полезные советы

Покупая накопительный или проточный агрегат, поинтересуйтесь, какое давление воды в системе вашего дома или коттеджа.

Оно должно быть в пределах от 0,6 до 16 атмосфер.

Если эти показатели больше или, часто бывают скачки давления, то нужно присмотреться к модели с установленным внутри предохранительным клапаном.

Некоторые изделия выпускают с двумя ТЭНами, один из них, работает, постоянно, а другой, включается только в том случае, если нужно воспользоваться ускоренным нагревом.

Имея в своем доме или квартире хороший электрический водонагреватель, проблемы с горячей водой не будут вас больше беспокоить.

Какой купить водонагреватель, проточный или накопительный, чем они различаются, узнаете во время просмотра видео.

Источники
  • https://www.metotech.ru/art_titan_2.htm
  • https://tokar.guru/metally/splavy/harakteristika-i-primenenie-titana-i-splavov-na-ego-osnove.html
  • https://vt-metall.ru/articles/169-svojstva-titana-i-ego-splavov
  • https://naruservice.com/articles/oblasti-primeneniya-titana
  • http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/titan/primenenie-v-promyishlennosti-i-stroitelstve.html
  • https://kstrip.ru/planiruem-puteshestvie/mozhno-li-v-poezde-pit-vodu-iz-titana/
  • http://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/titan-elektricheskij.html
  • https://santehnicheskij-mir.ru/tehnika/titan-dla-dusa-drovanoj.html
[свернуть]
Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть
Adblock
detector