薄壁钛焊接管

1薄壁焊接钛管的需求情况
钛有很显著的特点，即它的耐蚀性能好。因为它在一些氧化性介质中，在其表面上能生成一层致密的氧化膜，这层氧化膜能保护钛基体不再受介质的腐蚀作用。在化学工业、石油化学工业、造纸业、冶金工业、海水淡化和热能工业等领域都离不开使用换热器和反应器。钛管，特别是薄壁焊接钛管是用于制造换热器的最佳选择材质。其最大用途还在热能工业上。
热电站、核电站多建于沿海地区的原因是可以利用丰富的海水作为凝汽器的冷却水源。海水不仅经济，而且能缓解全球缺乏淡水的难题。例如，一台2x105kW的发电机组，冷却水用量为2.7x104~2.9x104m3/h,可以想象一座上百万千瓦的热电站的用水量可达1.5x105m3/h以上。不过从另一方面讲，海水固然可以利用，但海水的腐蚀性比较强，特别是被污染的海水、咸淡交替的人海的河口水。另外，盐湖水、苦咸水以及海洋生物等的腐蚀性更强。应用传统的铜基合金冷凝管已经不可能了。在上述的水质中，钛管显示出耐蚀性无比的优越性，钛管比B10、B30、Ha 1772A等冷凝管的耐蚀性高40~50倍。
20世纪70年代前，有个别经济发达的国家已采用无缝钛管作为凝汽器换热管兴建了热电站。因为无缝钛管价格太贵，没有更多国家追随采用无缝钛管制作热电站的凝汽器。到70年代末，焊接钛管问世，钛管的价格一下就降低了25%左右。这样一来，激发了更多的国家大力发展沿海热电站和核电站的动力，前后有十几个国家相继兴建了15座核电站（约1.190x107kW),70座热电站（约3.155x107kW).
到80年代初，世界大多数有海岸线的国家都着手兴建沿海热电和核电站。所以薄壁焊接钛管的用量猛增，然而能生产薄壁焊接钛管的国家并不多，最大的焊接钛管供应国有日本和美国。据电站设计部门提供的资料，可以粗略估算出薄壁焊接钛管的年需求量。一台6x105kW的发电机组，其凝汽器的换热面积为2.8x104㎡.若采用规格为φ31.75mmx1909mm(长度）x0.5mm（壁厚）的薄壁焊接钛管作为排水管，利用管的总数为14794根，总长度约为281km,其质量约为62t.按常规，一座热电站或核电站其总装机容量都在百万千瓦以上。就经济发展和能源建设而言，所要建设的热电站和核电站的数量将不断增加，因此薄壁焊接钛管的用量将是惊人的。
2 我国薄壁焊接钛管的技术现状
我国在“六五”国民经济发展规划中曾列有开发薄壁焊接钛管的课题，并于1985年攻克了薄壁焊接钛管的生产技术和工艺难关，同时建成一条生产线，没能投入批量生产的原因是因为国产钛带跟不上供应，跟不上与焊接工艺同步发展的步伐。至今新建的热电站和核电站所需的薄壁焊接钛管仍靠进口。不过我国将于2010年后在华东地区建成一整套钛带生产线，实现依靠国产钛带生产薄壁焊接钛管的理想已是指日可待了。

3薄壁焊接钛管生产
在专业化焊接机系列上用钛带焊制管材，这是大批量生产钛及钛合金管材最有前途的工艺。薄壁焊接钛管工艺流程如图4-10所示。

具体流程为：
（1)钛带准备。钛带对焊接钛管而言是外材料。为保证薄壁焊接钛管的质量，首先要对钛带的质量严格控制。钛带的化学成分、力学性能必须符合GB/T 3620.1-2007、GB/T3620.2-2007和GB/T 3622-1999的规定，厚度公差不大于0.04mm,不平度小
于4mm/m,钛带退火后的晶粒度应在0.03~0.065mm之间，钛带厚度规格一般有0.5mm、0.6mm、0.7mm,这是因为凝汽器排管的位置不同，插入凝汽器花板上的钛管壁厚也不同。钛带的宽度应在1000mm以上，从而才能使钛带破条的成材率提高，从而减低焊接钛管的生产成本。
（2)钛带破条。它是钛带通过圆盘剪将其按一定宽度要求分剪成若干条钛条，然后脱脂清理和清除钛条两边的毛刺，再成卷。钛条宽度根据焊接钛管的规格而定，依照经验公式计算得出。以ф25.4mm焊接钛管为例，钛带宽度为：
B=π(D-8)+hs+djD
式中 D-焊接钛管的公称外径尺寸，mm;δ-焊接钛管的壁厚，mm;h.-焊后收缩系数；d;直径系数。根据计算，Φ25.4mm焊接钛管的破条宽度B=78.45mm.
（3)钛条与钛条焊接连接。钛条的长度有限，在焊接钛管连续生产的过程中，为保证不停机，必须进行钛条与钛条之间的连接（氩弧焊接）。所以焊接机前应当有一定钛带富裕长度存放空间，焊接所停滞的时间并不影响钛条连续输送。
（4)管坯卷曲成形。由于钛材在冷变形过程时有较强的回弹性，所以采用多排辊渐续成形法进行管坯卷曲成形。九机架双半径卷曲成形比较适宜。管坯卷曲成形步骤如图4-11所示。第1孔型架对钛带的双边进行管径曲率形变，第2、第3、·、第9孔架类似逐
步变形呈管坯。每两个孔架之间设有立辊孔架，辅助钛带均匀变形。辊型精度高和卷曲形变均匀度好是满足成品管管径精度和圆度要求的保证。

焊接。采用钨极氩弧焊直流正接法焊接。为了在焊接过程中提高焊接参数的稳定性，防止电弧漂移，焊轮上装置AVC-3弧压控制器和90A/4613A电弧磁力控制系统。AVC-3可随电弧电压的变化自动调节焊轮的高度，可保证弧压稳定。在1.5V的范围内可以选定一个“死区”值。当电弧电压波动值超过选定“死区”值时，该装置驱动焊轮自动上下调节。弧压控制精度为给定弧压的±1%.该装置上配有电弧电压的数字显示器，可预先设定和显示焊接电弧电压。90A/4613A 电弧磁力控制系统是借助4个磁极的磁场方向和强弱变化对电弧的位置、形状进行磁控，还可以调节电弧相对于焊件的位置（前、后、左、右）及熔池形状（圆、椭圆、直线形）。电弧还可以在磁场作用下进行旋转，转速为0~60周／s.该装置的功能
在于改善焊缝成形及熔池的冶金工程。薄壁焊接钛管生产工艺流程中的焊接区是由两对上下压紧辊、一对横向压紧辊和焊轮组成，如图4-12所示。两对上下压紧辊使基本成形的钛管坯的断开口逐渐闭合。一对横向压紧辊能使管坯的开口闭合。焊轮的钨极对准开口的闭合处，熔池略受一点挤压力就使焊缝熔池受挤而高出管子外表面0.06mm左右，如图4-13所示。

薄壁焊接钛管焊接的速度为2m/min,如果把焊接方法由氩弧焊改为等离子焊，焊速可提高到5m/min以上。
（6)在线涡流、超声探伤检测。涡流探伤采用高灵敏度、大角度点式探头。如发现超标准缺陷可自动打标，并通过计算机进行切除和重新计长等处理。采用穿透式探头进行涡流探伤，用斜角接触法进行超声检查、涡流探伤对表面缺陷、气孔、夹渣等比较敏感，而超声探伤对裂纹、未焊透等纵向线缺陷具有较高的敏感度。
（7)焊管质量检验。成品焊管按批次、数量规定对其进行破坏性抽查，其中包括：管子几何尺寸；内外表面检查；拉伸强度检查；压扁、展平、压缩、扩口、卷边等检查。
（8)成品管包装入库。成品管通过各项检验和抽查后，进行包装（以防止运输过程划伤）并装箱，箱内附有产品合格证和必要的检验检测报告，然后入库。

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