鈦及鈦合金波紋管的應用范圍

鈦由于優良的綜合性能, 被稱為21世紀的金屬, 鈦及鈦合金波紋管與不銹鋼波紋管的比價雖然很高(10∶1 左右), 但鋼制設備壽命只有2～3a,鈦制波紋管的使用壽命可達20a以上,幾乎不需要修理費用,從長遠和綜合經濟效益看,采用鈦制波紋管還是很合算的。目前,由于成本和制造技術等原因,鈦及鈦合金波紋管在我國還只能在航空、航天和高能物理等高科技行業使用,化工、煉油等行業使用極少。可以預料,隨著我國科學技術的發展,鈦的應用越來越廣泛。

鈦波紋管一般用于性能要求較高如質量輕,靈活性高的場合,也用于耐腐蝕性要求高的領域。鈦及鈦合金波紋管在鹽場、化肥廠、堿廠等化工廠中有廣泛的應用前景。化工行業對波紋管的耐腐蝕性要求很高,不銹鋼已經不能滿足實際生產需要,采用鈦及鈦合金波紋管是一個發展趨勢。如堿廠及化工廠用于母液換熱時,由于介質中 CL -濃度高, 對不銹鋼存在腐蝕,采用鈦波紋管可有效地防止腐蝕的發生。如美國某化工廠在輸送醋酸的管道中就采用了(254mm)液壓成形的鈦波形膨脹節;北京某公司針對鹽化工及海洋化工領域研制的鈦波紋管換熱器已應用于一些化工廠中,使用效果良好。

在煉油行業, 使用最多的波紋管是波形膨脹節。煉油工業中催化裂化裝置中廣泛采用波紋管膨脹節, 煉油行業使用的波紋管(波形膨脹節)對耐腐蝕性要求較高特點是管道直徑大, 波紋管容易被腐蝕, 發生破損失效的情況也較多,主要原因是腐蝕破壞, 約占波紋管膨脹節破損失效的 80%。近年來, 隨著原油中腐蝕性介質含量的增加, 重油催化裂化工藝技術的發展, 裝置操作溫度的提高, 波紋管的工作條件愈為苛刻。在煉油廠催化裂化裝置中的波形膨脹節, 往往經過一個生產周期, 個別幾個月甚至運行數小時就發生了腐蝕破壞而需更換, 嚴重地影響了設備的安全運行和經濟效益的發揮, 成為各煉油廠急待解決的一個問題。為此用鈦及鈦合金來代替不銹鋼應是一個發展趨勢,日本一公司已經將鈦波形膨脹節用于煉油工業中, 各種性能實驗均顯示了滿意的結果, 為實際應用鋪平了道路。

航空航天行業所用的波紋管大多是鈦制的,美國某公司生產的大部分產品為鈦波紋管,主要采用滾壓成形、液壓成形和脹壓成形方法生產。與不銹鋼波紋管相比,鈦波紋管具有質量輕, 耐腐蝕的優點。日本原子能協會和高能加速器研究協會, 將鈦波紋管連接在陶瓷管路上,有助于減少不必要的應變,減少管路系統的偏差。美國一國家實驗室為氚加速器項目開發的質子超導腔,為了在氦容器與超導腔之間保持必須的柔量,使用了焊接鈦波紋管,要求鈦波紋管在補償量為1.5mm,深冷溫度2.15K時,其循環次數要在40a里達到16000 次 。

鑒于鈦與人體有較好的親和性, 鈦波紋管在醫療器械中有很好的應用前景,美國已經將焊接成形的小波距鈦波紋管容器用來作為蠕動泵裝置中的藥物容器。其循環壽命達到10a以上。也可以將鈦波紋管作為血泵的工作腔。

日本兩家公司共同開發了回收燃氣排氣中的水蒸汽潛熱的設備。即從冷凝水中回收水蒸汽潛熱,這種冷凝水中溶入了燃氣排氣中生成的硝酸、硫酸。因而,在熱交換器中流動的是酸性冷凝水,必須使用耐蝕材料,而且要求小型化。為此,采用鈦波紋管式換熱器可滿足這種要求。