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鈦管件的應用與發展

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金 發布時間:2013-3-20 11:43:39
鈦管道配件標準化生產近幾年在我國興起,也是鈦管道應用中的一次革命,它使鈦管道壽命大 大提高,使鈦的應用推進一步。本文對我國標準鈦管件的發展歷史,鈦管件的工作情況,以往采用的鈦管件進行了詳細分析和評述,并介紹了彎頭生產先進技術—彎頭推擠工藝,此種工藝生產的鈦彎頭可保證壁厚均勻。介紹了國內外鈦管件標準的誕生與發展,及我國的鈦管件生產和標準化。

鈦管件生產工藝的比較 
  我國70年代開始在民用工業的化工系統中使用鈦材,鈦作為一種用于化工裝置中的耐腐蝕結構材料,已經確立了它的地位,而且作為化工輸送腐蝕性介質管道中的理想材料,管道的壽命取決于管件,鈦管件 也愈來愈引起工程技術人員的重視,尤其鈦管件的標準化更為重要。 
  1.1 鈦管件的工作情況首先我們分析一下鈦管件的工作情況: 
  鈦管道主要輸送的是腐蝕性嚴重危險介質,當帶腐蝕介質的介質經過鈦 管件時、介質都帶有一定的壓力,而各種管件的各部位承載壓力不 同,以最為常用的三種管件(彎頭、三通、異徑管)來分析。
  1.1.1彎頭
  彎頭是各種管道系統的重要管件之一,除了用作改變介質流動方向外,還起到提高管路柔性。當介質通過彎頭時如圖1,帶有壓力的介質直沖彎頭的背部,介質順著背部流動到出口,由此可見彎頭的背部即承受較大壓力又承受著嚴重的沖刷腐蝕,說明背部承載大于任何部位。
  1.1.2三通
  三通的工作情況見圖2,同彎頭相似,介質通過三通時直沖三通的支路與直路的相交處,此處的承載壓力和沖刷腐蝕大于其它部位。支路為主管路的卸壓分流狀態。
  1.1.3異徑管 
  異徑管的工作情況見圖3,介質通過異徑管時往往介質是從大頭向小頭流動,因截面積的逐漸變小使異徑管的錐體部位產生增壓現象,錐體內表面即承載較大壓力又承受嚴重沖刷腐蝕。 
  以上分析表明鈦管件是鈦管道中極其重要的部件,它直接影響著鈦管道的壽命。
常見的鈦管件生產工藝
  1.2.1多焊縫鈦彎頭
  我國鈦管道使用初期國內沒有廠家生產標準的鈦管件,不得不使人們采用多焊縫式(俗稱“蝦米腰”式)鈦彎頭,它的加工工藝繁雜。通常采用將管切成多段斜口、焊接而成或板金下成多節葉形展開料,再卷制焊接,焊縫量大。由于焊接處的幾何形狀不連續,將產生較高的應力集中,因此,對這種管件的工作壓力和工作溫度必須作出嚴格的規定。 焊縫會大大降低耐蝕性、易泄漏、且外觀欠佳,內表面為折面而增大了管道傳輸阻力和背部的焊縫受到嚴重的沖刷腐蝕而降低了壽命。
  1.2.2焊接三通
  三通如圖5采取在直管道上開孔,將支路直接管焊接而成,因鈦材的加工性能不如其它材料,焊接處的相貫線的加工也是相當困難的。更為重要的是,焊縫處產生直角,一是嚴重的影響著介質的流導,增大了管道的傳輸阻力,二是相貫線的曲線焊接困難,三是直角部位的沖刷腐蝕增大,使直角部位早損。
  1.2.3壓片焊接式鈦彎頭
  1.上模 2.坯料 3.下模
  為了改善多焊縫鈦彎頭的缺陷,采用壓半片焊接式鈦彎頭。它與多縫“蝦米腰”式相比,焊縫相應少些,且焊縫沒有迎面受到沖刷腐蝕,而順向受沖刷,因而耐腐情況要好一些。
  1.2.4鑄造式彎頭
  人們企圖甩掉焊縫,研制出無縫鈦彎頭,產生了鑄造式彎頭,雖說以無縫彎頭而出現,但壁厚(至少5mm)與管道壁厚(2~4mm)不能匹配,而且表面光潔度差,而增加傳輸阻力。更為重要的是內部存在著 大量的由鑄造產生的氣孔等缺陷,嚴重影響耐蝕性及壽命,不適合對焊式鈦管道的使用,大多應用在小直徑的承播式管件,此種工藝生產的鈦管件成本高、得不到使用者的認定。
  1.2.5沖制鈦彎頭
  有人利用沖壓方法沖制鈦彎頭,外表看來是乎達到標準要求,但從實質來看,該加工工藝是將管坯在沖床上沖壓模中沖壓成型,成型過程中將彎頭的背部受拉,迫使背部拉薄,腹部管壁受壓而增厚造成壁厚不均或打皺。且使用過程中因彎頭背部承受沖刷腐蝕,由于背部壁減薄,所以背部會產生早損。壁厚難以保證,其耐壓和壽命都達不到標準中的壁厚公差要求,盡量不使用此種工藝生產的鈦彎頭。
  1.2.6推擠工藝
  如何提高鈦管道壽命?提高鈦管件壽命而成為管道設計技術領域的一大學術難題。
  彎頭推擠工藝是在八十年代中、后期由日本引入我國的一項鋼制彎頭生產新技術。由于該工藝可實現連續性生產,并且生產的彎頭壁厚均勻一致,因而它迅速取代了傳統工藝。相繼又研制出無縫鈦三通、無縫異徑管等無縫鈦管件產品,無縫管件的最大直徑可達Φ219,并達到了ASTM B363—95標準要求。
  推制鈦彎頭的加工是以無縫鈦管作為坯料,在專用推制擠壓機上采用管徑小于成品口徑的坯料推制擠壓成型,如圖 7 成形模固定在主機上不動,有一活動推力推動管坯從右方向左方前進,坯料在成型模時,受到加熱及保護,成型過程中管坯受到擴漲,對成型過程中受力分析表明,其不同部位的受力大小是不同的,但都是二向受壓,一向受拉,即軸向受壓、徑向受壓、周向受拉。整個變形過程中直徑逐漸變大、彎曲、長度縮短而厚度基本不變 。 用網絡法的實驗結果證實,彎頭成型時的變形主要發生在下部。坯料上畫上均勻網格,成型中可觀察到彎頭背部成型時方格變化不大,到腹部變形越嚴重,網格在周向被拉長,軸向被壓縮,而網格總面積不變,表明厚度方向上沒有明顯變化。
 
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