钛是制造海洋装备首选的结构材料，钛材在舰船和海洋工程中的应用，充分展现了其优异的综合性能，钛材应用于船用阀门，成功提高了阀门质量，改善了产品性能。
钛的腐蚀形式
钛是一种具有高度化学活性的金属，对大多数腐蚀介质都呈现出特别优异的耐腐蚀性。金属钛有几种特殊的腐蚀形式，如高温腐蚀、应力腐蚀[i]、点腐蚀[ii]、缝隙腐蚀、电偶腐蚀[iii]和腐蚀疲劳等，钛应用于船舶阀门上主要是电偶腐蚀。
电偶腐蚀是当两种不同的金属在一电解质中构成电偶时，作阳极的金属的腐蚀可以被加速。其腐蚀量取决于材料间的电极电位差，也取决于阳极和阴极的面积比以及两者的极化[iv]特性。钛与一般材料不同，它在许多介质中是钝态的，并且显示出类似于钝态18-8不锈钢的电位。
钛在海水中的电位是- 0.10V（饱和甘汞电极[v]）。钛与铝、锌、碳钢接触时，铝、锌等金属被腐蚀。但它们的腐蚀速度却比与不锈钢接触时所引起的腐蚀小。
此外，钛有强烈的极化倾向，即意味着包含钛作阴极的电偶，只产生小的电流。由于钛表面有氧化膜存在，所以，当与其他金属接触时，其腐蚀率通常不会增加。因此在船舶用钛制阀门上的其他材料应注意电偶腐蚀的对比。
钛制阀门结构特点[1-5]
（1）钛合金阀门的阀体流通采用下图中形式（以截止阀为例），以减小介质对密封面的直接冲刷和由于通道的急剧收缩及扩张而产生涡流区。
图：法兰钛合金截止阀
（2）钛材较贵，为经济合理使用钛材，不与腐蚀介质接触的部位，应尽量不用钛制零件。
（3）钛材的力学性能随温度而改变，其强度指标随温度上升而下降，如250～300℃时的抗拉强度[vi]和屈服强度[vii]约为常温时的50%。因此，即使在设计温度不高的情况下，也应按设计温度下的强度值选取。钛的屈强比高、持久强度好，所以，设计温度在316℃以下时，决定设计强度指标的往往是该温度下的抗拉强度值。工业纯钛是不能通过热处理来提高强度指标值的。钛的热膨胀系数小，当钛和其他材料联合使用时，要注意膨胀值差引起的应力。
（4）工业纯钛和α钛合金压力加工时的塑性变形范围小，容易产生破裂。而提高变形速度或降低变形温度等都可能导致加工中的破裂。因此，最好不要设计变形量大的冷加工件。在需要翻边的地方，弯曲半径尽量取得大一些,以免钛管胀裂。
（5）选用钛制螺栓时，必须考虑由于钛在常温下也有蠕变现象[viii]而产生应力松弛问题，最好不用钛制螺栓作强制密封的连接件。当因耐腐蚀须用钛制螺栓时，结构设计需考虑易于定期拧紧螺栓以保证密封。钛和不锈钢一样，也具有摩擦粘结和咬合现象。钛制螺纹易咬合，可使用异种材料或较大间隙的螺纹配合或用适当的润滑剂解决。应少采用需要攻丝的内螺纹，尽量选用带退刀槽的车制螺纹结构。
（6）由于钛的高度化学活性和特殊的物理、机械性能，对其进行切削加工可以采用一般的切削加工方法，但与其他常用金属比，还有其特殊要求，掌握一定的加工技术，加工过程中加以注意。为防止温升过大，应采用较低的切削速度，一般来说，应比与其相同硬度的钢件的切削速度低25%～50%或更低。采用大的进刀量，进刀量对温升影响很小。
在切削过程中不要停止走刀，否则会引起加工硬化或产生烧结、挤裂而损坏刀具。刀具切削刃应锋利，否则刀具极易磨损，因为切削刀具的磨损和切削量不成比例，开始时磨损很小，刀具一旦变钝，磨损立即加剧。使用足够的切削液（5%氯化钠水溶液、油水体积比为1∶20的乳化油等润滑冷却液）润滑冷却，降低刀刃上的热量，并冲走切屑。
石油、化工、宇航、船舶及海洋等领域的发展促进了阀门工业的迅速发展，对钛合金阀门的结构、材质和生产工艺方面进行了更深入的开发和研究，从而提高了阀门的可靠性和管路控制设备的寿命，满足了各领域对阀门技术发展的要求。目前，法兰钛合金截止阀通过了相关权威组织机构的鉴定，成功应用于新一代船舶和海洋工程重点项目。[6]
注释：
[i] 应力腐蚀材料、机械零件或构件在静应力（主要是拉应力）和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。
[ii] 点腐蚀简称点蚀是指金属表面在腐蚀介质中形成小孔的一种极为局部的腐蚀形态，亦称孔蚀。腐蚀小孔孤立地存在，有些则紧凑地在一起。
[iii] 于腐蚀电位不同,异种金属彼此接触或通过其他导体连通,处于同一介质中,造成异种金属接触部位的局部腐蚀。
[iv] 极化，指事物在一定条件下发生两极分化，使其性质相对于原来状态有所偏离的现象。
[v] 饱和甘汞电极是一种运用电化学原理发明的道具，运用了饱和氯化钾溶液为电解液的甘汞电极25℃下的电极电势为0.2412V的特点而研制出来，在一般的化学生产中起着盐桥作用。
[vi] 抗拉强度（tensile strength）是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。
[vii] 屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，也就是抵抗微量塑性变形的应力。
[viii] 蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
参考文献：
[1] 杨源泉.阀门设计手册[M].北京：机械工业出版社，1995.
[2] 王瑶琴.钛制化工设备设计[Z].北京：化学工业部第四设计院，2000.
[3] 洪勉成，陆培文.阀门设计计算手册[M].北京：中国标准出版社，2000.
[4] 贾耀卿.常用金属材料手册[M].北京：中国标准出版社，2000.
[5] 王飞.JIS标准截止阀的设计[J].阀门，2000，（6）.
[6] 王飞, 郭小斌, 周卫萍. 钛合金在船用阀门上的应用[J]. 2009(5):36-38.
