鈦管件生產(chǎn)工藝的比較

我國(guó)70年代開(kāi)始在民用工業(yè)的化工系統(tǒng)中使用鈦材，鈦作為一種用于化工裝置中的耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料，已經(jīng)確立了它的地位，而且作為化工輸送腐蝕性介質(zhì)管道中的理想材料，管道的壽命取決于管件，鈦管件 也愈來(lái)愈引起工程技術(shù)人員的重視，尤其鈦管件的標(biāo)準(zhǔn)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(yán)重危險(xiǎn)介質(zhì)，當(dāng)帶腐蝕介質(zhì)的介質(zhì)經(jīng)過(guò)鈦管件時(shí)、介質(zhì)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(lái)分析。

1.1.1彎頭

彎頭是各種管道系統(tǒng)的重要管件之一，除了用作改變介質(zhì)流動(dòng)方向外，還起到提高管路柔性。當(dāng)介質(zhì)通過(guò)彎頭時(shí)，帶有壓力的介質(zhì)直沖彎頭的背部，介質(zhì)順著背部流動(dòng)到出口，由此可見(jiàn)彎頭的背部即承受較大壓力又承受著嚴(yán)重的沖刷腐蝕，說(shuō)明背部承載大于任何部位。

三通為管件、管道連接件。又叫管件三通或者三通管件，三通接頭，用在主管道要分支管處。

三通是具有三個(gè)口子，即一個(gè)進(jìn)口，兩個(gè)出口；或兩個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口的一種化工管件，有T形與Y形，有等徑管口，也有異徑管口，用于三條相同或不同管路匯集處。三通的主要作用是改變流體方向的。

三通是用于管道分支處的一種管件。對(duì)于采用無(wú)縫管制造三通來(lái)講，目前通常所采用的工藝有液壓脹形和熱壓成形兩種。三通的液壓脹形是通過(guò)金屬材料的軸向補(bǔ)償脹出支管的一種成形工藝。其過(guò)程是采用專用液壓機(jī)，將與三通直徑相等的管坯內(nèi)注入液體，通過(guò)液壓機(jī)的兩個(gè)水平側(cè)缸同步對(duì)中運(yùn)動(dòng)擠壓管坯，管坯受擠壓后體積變小，管坯內(nèi)的液體隨管坯體積變小而壓力升高，當(dāng)達(dá)到三通支管脹出所需要的壓力時(shí)，金屬材料在側(cè)缸和管坯內(nèi)液體壓力的雙重作用下沿模具內(nèi)腔流動(dòng)而脹出支管

鈦三通都是冷拔等徑三通，也是所謂的無(wú)縫等徑三通。這種三通的生產(chǎn)工藝都是冷拔的工藝，冷拔的工藝是兩邊擠壓管子而管子內(nèi)部也會(huì)加壓使其中間擠出支管，每一種材質(zhì)都有其特定的抗拉強(qiáng)度和抗屈服度，所以說(shuō)選擇等徑三通的原料必須要了解其特性。平焊法蘭隨著外長(zhǎng)輸管道建設(shè)的飛速發(fā)展,管道試壓成為必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在試壓前后,必須對(duì)每段管線進(jìn)行通球掃線,次數(shù)一般為45次。三通的主要作用是改變流體方向的。按管徑尺寸劃分:等徑三通的接管端部均為相同的尺寸；異徑的三通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺寸。以制作方法劃分:頂制、壓制、鍛制、鑄造等。

1.1.2三通

三通的工作情況，同彎頭相似，介質(zhì)通過(guò)三通時(shí)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(tài)。

1.1.3異徑管

異徑管的工作情況，介質(zhì)通過(guò)異徑管時(shí)往往介質(zhì)是從大頭向小頭流動(dòng)，因截面積的逐漸變小使異徑管的錐體部位產(chǎn)生增壓現(xiàn)象，錐體內(nèi)表面即承載較大壓力又承受嚴(yán)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(jiàn)的鈦管件生產(chǎn)工藝

1.2.1多焊縫鈦彎頭

我國(guó)鈦管道使用初期國(guó)內(nèi)沒(méi)有廠家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)葉形展開(kāi)料，再卷制焊接，焊縫量大。由于焊接處的幾何形狀不連續(xù)，將產(chǎn)生較高的應(yīng)力集中，因此，對(duì)這種管件的工作壓力和工作溫度必須作出嚴(yán)格的規(guī)定。焊縫會(huì)大大降低耐蝕性、易泄漏、且外觀欠佳，內(nèi)表面為折面而增大了管道傳輸阻力和背部的焊縫受到嚴(yán)重的沖刷腐蝕而降低了壽命。

1.2.2焊接三通

三通采取在直管道上開(kāi)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(dāng)困難的。更為重要的是，焊縫處產(chǎn)生直角，一是嚴(yán)重的影響著介質(zhì)的流導(dǎo)，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(yīng)少些，且焊縫沒(méi)有迎面受到?jīng)_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(wú)縫鈦彎頭，產(chǎn)生了鑄造式彎頭，雖說(shuō)以無(wú)縫彎頭而出現(xiàn)，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(nèi)部存在著 大量的由鑄造產(chǎn)生的氣孔等缺陷，嚴(yán)重影響耐蝕性及壽命，不適合對(duì)焊式鈦管道的使用，大多應(yīng)用在小直徑的承播式管件，此種工藝生產(chǎn)的鈦管件成本高、得不到使用者的認(rèn)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(lái)是乎達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但從實(shí)質(zhì)來(lái)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(guò)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(guò)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(huì)產(chǎn)生早損。壁厚難以保證，其耐壓和壽命都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)中的壁厚公差要求，盡量不使用此種工藝生產(chǎn)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(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的一大學(xué)術(shù)難題。

彎頭推擠工藝是在八十年代中、后期由日本引入我國(guó)的一項(xiàng)鋼制彎頭生產(chǎn)新技術(shù)。由于該工藝可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)，并且生產(chǎn)的彎頭壁厚均勻一致，因而它迅速取代了傳統(tǒng)工藝。相繼又研制出無(wú)縫鈦三通、無(wú)縫異徑管等無(wú)縫鈦管件產(chǎn)品，無(wú)縫管件的最大直徑可達(dá)Φ219，并達(dá)到了ASTM B363—95標(biāo)準(zhǔn)要求。

推制鈦彎頭的加工是以無(wú)縫鈦管作為坯料，在專用推制擠壓機(jī)上采用管徑小于成品口徑的坯料推制擠壓成型，成形模固定在主機(jī)上不動(dòng)，有一活動(dòng)推力推動(dòng)管坯從右方向左方前進(jìn)，坯料在成型模時(shí)，受到加熱及保護(hù)，成型過(guò)程中管坯受到擴(kuò)漲，對(duì)成型過(guò)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(gè)變形過(guò)程中直徑逐漸變大、彎曲、長(zhǎng)度縮短而厚度基本不變。用網(wǎng)絡(luò)法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，彎頭成型時(shí)的變形主要發(fā)生在下部。坯料上畫上均勻網(wǎng)格，成型中可觀察到彎頭背部成型時(shí)方格變化不大，到腹部變形越嚴(yán)重，網(wǎng)格在周向被拉長(zhǎng)，軸向被壓縮，而網(wǎng)格總面積不變，表明厚度方向上沒(méi)有明顯變化。