鈦管道輸送的均為易燃易爆有毒及腐蝕性嚴(yán)重的介質(zhì)，存在著很大的不安全性，所以，對鈦管件的要求更高。目前在我國，鈦管道已廣泛應(yīng)用在化工、石化、制藥、海洋工程等工業(yè)中。應(yīng)用在腐蝕嚴(yán)重的介質(zhì)中較多，如離子膜法燒堿、環(huán)氧丙烷工程、還有甲酸、醋酸、及甲烷氯化物等工程項目中均采用鈦管道輸送介質(zhì)，解決管道腐蝕問題。
1、鈦管件生產(chǎn)工藝的比較
我國70年代開始在民用工業(yè)的化工系統(tǒng)中使用鈦材，鈦管道的壽命取決于管件，尤其鈦管件的標(biāo)準(zhǔn)化更為重要。
1.1 常用鈦對焊管件的型式如圖1、2、3所示。
我國鈦管道使用初期國內(nèi)沒有廠家生產(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)鈦彎頭見圖4，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 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(dāng)困難的[3]。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。
1.3 壓片焊接式鈦彎頭
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。
1.4 鑄造式彎頭
人們企圖甩掉焊縫，研制出無縫鈦彎頭，產(chǎn)生了鑄造式彎頭，雖說以無縫彎頭而出現(xiàn)，但壁厚(至少5mm)與管道壁厚(2mm)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)可。
1.5 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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但從實質(zhì)來看，該加工工藝是將(見圖6)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，迫使背部拉簿，腹部管壁受壓而增厚造成壁厚不均勻或打皺。且使用過程中因彎頭背部承受沖刷腐蝕(見圖1)，由于背部壁減薄，所以背部會產(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。
1.6 推擠工藝
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(chǎn)新技術(shù)。由于該工藝可實現(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 [4]。西北有色金屬研究院在九十的代初率先將這一新技術(shù)成功的開發(fā)研制出了推擠無縫鈦彎頭。相繼又研制出無縫鈦三通、無縫異徑管等無縫鈦管件產(chǎn)品[5]，無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管徑的坯料推制擠壓成型，如圖7成形模固定在主機(jī)上不動，有一定活動推力推動管坯從右方向左方前進(jìn)，坯料在成型模時，受到加熱及保護(hù)，成型過程中管坯受到擴(kuò)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。整個成型時的變形主要發(fā)生在下部(見圖8)。壞料上畫上均勻網(wǎng)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(yán)重，網(wǎng)格在周向被拉長，軸向被壓縮，而網(wǎng)格總面積不變，表明厚度方向上沒有明顯變化。
2、我國鈦管件標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
鈦管件標(biāo)準(zhǔn)最早出現(xiàn)于美國宇航標(biāo)準(zhǔn)中，化工行業(yè)的鈦管件在國際上能查到的唯一標(biāo)準(zhǔn)是ASTM B363[5]。它也是鈦管件國際貿(mào)易中常遵循的文件，ASTM B363建立于1961年，第一次修改在1978年．以后又多次修改(如83年，87年)最近版本是1995年．使標(biāo)準(zhǔn)比較完善了。
我國在1994年由西北有色金屬研究院出臺了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q／XB1507—94《鈦制對焊無縫管件》。受到了設(shè)計部門的熱忱歡迎，該標(biāo)準(zhǔn)的出臺代表我國鈦管件標(biāo)準(zhǔn)化的起步。
為了使標(biāo)準(zhǔn)能更好地指導(dǎo)我國鈦管件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、設(shè)計選用、采購經(jīng)銷、安裝施工，國家石油和化學(xué)工業(yè)局于1999年7月13日發(fā)布了鈦制對焊無縫管件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)由西北有色金屬研究院起草，標(biāo)準(zhǔn)號為HG／T3651—1999，已于2000年6月1日起實施。該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的管件尺寸公差與美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16．9—1986鍛鋼對焊用管件和我國
國家標(biāo)準(zhǔn)GB12459—90鋼制對焊無縫管件等同，管件的要求和成品管件材料性能及管件表面質(zhì)量與美國材料試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM B363—95無縫及有縫鈦合金對焊用管件等同。
3、結(jié)論
(1)為了保證管道的壽命，鈦管件應(yīng)首選無縫管件，彎頭應(yīng)盡量選擇推制工藝生產(chǎn)．可以保證壁厚均勻，表面光滑無阻。
(2)應(yīng)杜絕選擇蝦米腰式彎頭和在管道中直接焊直管的三通，此方法連接的鈦管道會嚴(yán)重影響鈦管道的壽命。
(3)鈦管件已有我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG／T3651—1999，設(shè)計、采購、施工應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
參考文獻(xiàn)
1）石玉峰，鈦技術(shù)與應(yīng)用，陜西科學(xué)技術(shù)出版社出版1989．12
2）徐思浩，《化工設(shè)備與管道)2001．4
3）黃健，焊接1996．12
4）支左，機(jī)械工程師1996．1
5）戴衛(wèi)紅，段文森<中國化工>中國專利出版社出版1998．11
6）美國材料及試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。ASTM B363—95
相關(guān)鏈接
