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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?zhàn)鳛橐环N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(zhuān)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(xiàn)進(jìn)行通球掃線(xiàn),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?chē)?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(chēng)“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(xiàn)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(xiàn)的曲線(xiàn)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(zhuān)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(huà)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.

鈦翻邊

材質(zhì):TA1,TA2,TA9,TA10,TC4(GR1,GR2,GR7,GR12,GR5)

標(biāo)準(zhǔn)：HG/T20592,MSS SP-43,ASME B16.9

·?鈦翻邊一般配合不銹鋼或碳鋼法蘭使用，以降低使用成本，這種配合的法蘭形式也叫作活套法蘭(PJ/SE)，或者叫做活套法蘭、松套法蘭。

·?鈦翻邊也叫做鈦對(duì)焊環(huán)，使用方法：鈦翻邊穿入不銹鋼法蘭后，鈦翻邊與管路（鈦管管路）焊接，兩只焊好的鈦翻邊對(duì)接，不銹鋼法蘭做緊固。與管路中介質(zhì)接觸的地方是鈦材質(zhì)，也就是原鈦管管路與鈦翻邊，而不銹鋼法蘭部分不與介質(zhì)接觸，只起到緊固的效果，這么做極大的減少了成本。

·?鈦翻邊配合使用的PJ/SE-松套法蘭、活套法蘭的缺點(diǎn)：此種管路連接方式不宜使用在管路壓力過(guò)高環(huán)境中，適用于常壓管道環(huán)境中。

·?注意事項(xiàng)：鈦翻邊的焊接只能與鈦管焊接、使用氬弧焊、使用焊絲材質(zhì)是和鈦翻邊相近材質(zhì)的鈦絲，不可直接與不銹鋼管或其他材質(zhì)管道焊接。不可使用在壓力較高的管路環(huán)境中。

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大小頭(異徑管)是用于管道口徑的一種管件。通常采用的成形工藝為縮徑壓制、擴(kuò)徑壓制或縮徑加擴(kuò)徑壓制，對(duì)某些規(guī)格的異徑管也可采用沖壓成形。

1.?縮徑/擴(kuò)徑成形

大小頭的縮徑成形工藝是將與大小頭大端直徑相等的管坯放入成形模中，通過(guò)沿管坯軸向方向的壓制，使金屬沿模腔運(yùn)動(dòng)并收縮成形。根據(jù)異徑管變徑的大小，分為一次壓制成形或多次壓制成形。

1.?沖壓成形

除使用鈦管為原料生產(chǎn)大小頭