鈦管道配件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)近幾年在我國興起，也是鈦管道應(yīng)用中的一次革命，它使鈦管道壽命大 大提高，使鈦的應(yīng)用推進(jìn)一步。本文對(duì)我國標(biāo)準(zhǔn)鈦管件的發(fā)展歷史，鈦管件的工作情況，以往采用的鈦管件進(jìn)行了詳細(xì)分析和評(píng)述，并介紹了彎頭生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)—彎頭推擠工藝，此種工藝生產(chǎn)的鈦彎頭可保證壁厚均勻。介紹了國內(nèi)外鈦管件標(biāo)準(zhǔn)的誕生與發(fā)展，及我國的鈦管件生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化。
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?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)通過彎頭時(shí)如圖1，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，說明背部承載大于任何部位。
1.1.2三通
三通的工作情況見圖2，同彎頭相似，介質(zhì)通過三通時(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
異徑管的工作情況見圖3，介質(zhì)通過異徑管時(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。
常見的鈦管件生產(chǎn)工藝
1.2.1多焊縫鈦彎頭
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，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(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。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（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，外表看來是乎達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但從實(shí)質(zhì)來看，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。相繼又研制出無縫鈦三通、無縫異徑管等無縫鈦管件產(chǎn)品，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口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(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)，成型過程中管坯受到擴(kuò)漲，對(duì)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(gè)變形過程中直徑逐漸變大、彎曲、長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，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。
