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替代无缝钛管的焊接钛管应用性能研究

   2015-12-30 IP属地 陕西5450
  及其合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、高弹性、低阻尼、无磁性和高低温性能好等特点,被誉为“太空金属”、“海洋金属”,广泛应用于航空航天、海水淡化、船舶、化工、汽车、电力等诸多国民经济和国防建设领域[1一3]。由于无缝管成品率低、生产周期长,造价高,而纯钛焊管的生产工序短、生产成本低、生产效率高,大力发展薄壁焊管便成为当今管材生产的一种趋势。在日本、欧美,钛及钛合金薄壁无缝管材正在逐步为钛焊管所取代,应用于滨海电站和核电站中的冷凝器及凝汽器中⑷,不仅提高了热交换效率,还提高了冷凝器和凝汽器机组的使用寿命,经济效益显著。
  本文就纯钛焊管的胀接性能、耐压能力以及抗疲劳性能进行测试,检测其应用性能,同时与无缝钛管的上述性能进行对比分析,为其应用提供参考。
  承压能力试验
  本试验的目的一是测试钛焊管的承压能力和爆破压力,二是与无缝钛管对比。
  3.1试验方法
  基于抗拉强度下的稳定性计算,截取等长的管子进行水压试验,因试验压力较高,正常容器试压水泵压力不能满足需求,采用高压气瓶研制使用的爆破试验台完成。
  3.2试验过程及结果
  先将水压升压至压力容器定义范围内的最高设计压力35MPa,保压3min,后泄压,钛焊管和钛无缝管均无发生破裂。
  3.3爆破试验
  压力清零后,重新水泵升压,直至管子发生破坏。
  钛焊管爆破压力为61.76MPa,钛焊管纵焊缝处出现一细小裂纹,管内水从焊缝处爆破冲出。无缝钛管:爆破压力为68.10MPa,管子试压装堵头连接处出现较大裂纹,管内水从管与堵头连接处爆破冲出,无缝管本身未发生破坏。
  钛管换热器、冷凝器、凝汽器等在使用过程中因受壳程流体诱发的振动,引起不同流体的漩涡、抖振、弹性激振及声学共振,这些振荡组合起来就形成剧烈振动,从而导致管子不断撞击折流板,产生管子被折流板边缘切割穿透、管子与管板连接处被拉裂至发生泄露等现象。因此对钛焊管和钛无缝管进行疲劳振动试验,统计在同等条件下钛焊管和钛无缝管的疲劳次数,以确定用钛焊管代替钛无缝管后是否对设备使用寿命有影响。
  (1)焊接钛管的胀接性:同等胀接压力的情况下,焊接钛管的拉脱力比无缝钛管的拉脱力大2.5-3.1MPa,焊接钛管胀接后与胀接工装结合更紧密,胀接密闭性更好。
  (2)焊接钛管可承受压力容器定义范围内的最高设计压力35MPa,保压3min而不发生泄漏。
  (3)钛焊管和钛无缝管在频率30。
 
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