Applicazione e sviluppo di tubi in lega di titanio di grande diametro per uso marino

Applicazione e sviluppo di tubi in lega di titanio di grande diametro per la nautica

La domanda di vari tipi di tubi metallici ad alta resistenza e anticorrosione utilizzati nelle apparecchiature su larga scala del settore sta mostrando un aumento sostanziale. Poiché i tubi metallici devono essere utilizzati in ambienti marini complessi e difficili (forte corrosione, tifone, forte convezione, alta temperatura, alta pressione, adesione biologica), hanno requisiti estremamente elevati di resistenza alla corrosione. Il titanio e le leghe di titanio hanno un'elevata tenacità, non sono magnetici, vantaggi unici come la bassa densità e l'eccellente resistenza alla corrosione sono diventati il ​​materiale più ideale per apparecchiature su larga scala nei campi sopra menzionati. Molte esperienze hanno confermato che la durata del sistema di tubi in acciaio a bassa lega è di 1-2 anni e la durata del sistema di tubazioni Cu/Ni è di soli 6-8 anni, che è molto al di sotto dei requisiti di durata del progetto delle condutture dell'acqua di mare. Il titanio ha le caratteristiche di alta resistenza, elevata tenacità, elevata resistenza specifica, peso leggero, non magnetico, resistenza alla corrosione dell'acqua di mare e corrosione atmosferica marina. La durata della corrosione delle tubazioni in titanio e in lega di titanio è superiore a 120.000 ore e la durata è superiore a 60 anni. In condizioni di lavoro, l'intera durata del materiale in lega di titanio non è eguagliata da altri materiali metallici e può essere riciclata al 100% in modo innocuo dopo la fine della vita dell'apparecchiatura. Pertanto, è il miglior materiale per l'equipaggiamento marittimo.

Caratteristiche dell'equipaggiamento marittimo

① L'equipaggiamento marittimo è un grande edificio in metallo con un grande tonnellaggio, costi di investimento elevati e grandi perdite per danni.

②Il sistema ha una struttura complessa, funzioni complete, condizioni di lavoro complesse e difficili, requisiti di elevata affidabilità e tecniche di costruzione difficili.

③L'estensione della vita dei materiali è di grande importanza per garantire l'integrità, l'affidabilità e la sicurezza dell'equipaggiamento e delle strutture marittime e per promuovere la protezione delle risorse e lo sviluppo sostenibile.

④Il miglioramento delle prestazioni dell'equipaggiamento marittimo comporta principalmente il miglioramento della resistenza alla corrosione, il peso ridotto, l'applicazione di materiali ad alta resistenza e tenacità, l'affidabilità e l'economia del prodotto durante tutto il ciclo di vita.

I vantaggi ditubi in lega di titanio

La lega di titanio ha una serie di caratteristiche importanti come alto punto di fusione, bassa densità, alta resistenza, resistenza alla corrosione, superconduttività, memoria di forma e stoccaggio dell'idrogeno. È ampiamente usato nell'aviazione, aerospaziale, navale, nucleare, medico, chimico, metallurgico, elettronico, sportivo I campi del tempo libero e delle costruzioni sono conosciuti come"terzo metallo"," ;aria metallo" e"metallo oceanico". I tubi sono utilizzati per i canali di trasmissione di fluidi gassosi e liquidi. Sono prodotti di base in vari campi dell'economia nazionale. I tubi in lega di titanio sono utilizzati nei motori dell'aviazione, nei veicoli aerospaziali e nelle condutture petrolifere grazie alla loro leggerezza e all'eccellente resistenza alla corrosione. , Le apparecchiature chimiche, la costruzione dell'ambiente marino e varie piattaforme operative offshore hanno una vasta gamma di applicazioni, come centrali elettriche costiere, esplorazione e trasporto offshore di petrolio e gas, desalinizzazione dell'acqua di mare, produzione chimica marina, produzione di sale alcalino, attrezzature per la raffinazione del petrolio, ecc. ., e le prospettive sono molto ampie.

La promozione e l'applicazione dei materiali in titanio è una delle più importanti direzioni di sviluppo tecnologico per la costruzione navale e le apparecchiature di ingegneria marina. I tubi in lega di titanio sono stati ampiamente utilizzati nelle navi e nelle apparecchiature di ingegneria marittima nei paesi sviluppati. Un gran numero di materiali in titanio viene utilizzato per migliorare la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature, ridurre il volume delle apparecchiature, ridurre la qualità e ridurre significativamente gli incidenti con danni alle apparecchiature e i tempi di manutenzione. Allunga notevolmente la durata.

Caratteristiche prestazionali di lavorazione del tubo in lega di titanio

La lega di titanio ha una bassa plasticità a temperatura ambiente e una grande resistenza alla deformazione, ma ha una buona plasticità e una bassa resistenza alla deformazione nella zona a due fasi α+β e nella zona a fase . Pertanto, la formatura e la produzione di materiali in lega di titanio o la preparazione di vari profili (piastre), barre, tubi, ecc.) devono essere riscaldati vicino al punto di transizione di fase.

Poiché le leghe di titanio sono inclini a reagire chimicamente con ossigeno, azoto, carbonio, ecc. ad alte temperature e sono facili da assorbire idrogeno, le prestazioni di deformazione delle leghe di titanio sono drasticamente ridotte e le prestazioni di servizio del materiale sono influenzate. Inoltre, la bassa conduttività termica delle leghe di titanio provoca spesso il riscaldamento di grandi grezzi. Ciò si traduce in una grande differenza di temperatura della sezione trasversale, che può facilmente portare a crepe durante il processo di deformazione; inoltre, l'intervallo di temperatura della zona di deformazione della lega di titanio è ristretto e la velocità di deformazione è più sensibile e generalmente deve essere deformata a una velocità inferiore; allo stesso tempo, la velocità di raffreddamento dopo la deformazione influenza direttamente la sua temperatura ambiente La struttura di equilibrio e le prestazioni di servizio dei componenti, pertanto, la temperatura di deformazione dovrebbe essere mantenuta costante durante il processo di deformazione o dovrebbero essere prese misure per ridurre la velocità di temperatura goccia per farlo avere una plasticità sufficiente.

il mio paese'analisi della tecnologia di preparazione dei tubi in lega di titanio di grande diametro

Il tradizionale processo di produzione di tubi senza saldatura in lega di titanio è il piercing per estrusione, il cross-rolling piercing + la laminazione a freddo multi-pass, la perforazione e l'alesatura. Attualmente, l'uso domestico della tecnologia tradizionale può preparare tubi in lega di titanio di piccole dimensioni e sono utilizzati nei settori dell'aviazione, aerospaziale, cantieristica e petrolchimica, che supporta fortemente lo sviluppo delle armi e dell'economia nazionale.

(1) Processo tradizionale di foratura e alesatura ed estrusione: la lavorazione di foratura e alesatura consiste nell'utilizzare direttamente barre in lega di titanio per la lavorazione di foratura e alesatura, senza processo di riscaldamento e calandratura, e il tasso di utilizzo del materiale è estremamente basso, generalmente inferiore al 50%, quindi , il costo complessivo Molto alto. Allo stesso tempo, non è adatto per la lavorazione di tubi di grande diametro e pareti sottili.

La tecnologia di stampaggio per estrusione può ottenere una grande quantità di deformazione, grani fini ed è difficile controllare l'uniformità dello spessore della parete capillare. Lo stampaggio per estrusione di solito utilizza la lubrificazione con polvere di vetro o la lubrificazione con rivestimento in rame. La tecnologia dei tubi in lega di titanio per estrusione lubrificata a polvere di vetro non è matura nel mio paese. L'effetto di lubrificazione nella fase di post-estrusione non è l'ideale, il che può facilmente causare gravi superfici della filiera e del tubo estruso. Danni, costi di produzione elevati, bassa efficienza di produzione e qualità del prodotto; l'effetto lubrificante del manicotto rivestito in rame è migliore e si può ottenere una migliore qualità superficiale del tubo in lega di titanio, ma il materiale del manicotto rivestito in rame è grande e il pacchetto è attaccato alla superficie del tubo in lega di titanio è rimosso. Il manicotto di rame consuma molto acido, che è facile da causare inquinamento ambientale.

(2) Processo di laminazione a freddo di perforazione tradizionale (tipo Mann) +: ci sono molti processi di laminazione a freddo, l'efficienza di produzione è estremamente bassa, sono necessarie più passate, la deformazione delle passate è piccola, il consumo energetico di ricottura tra passa è alto, e il decapaggio inquina l'ambiente. Questo processo è adatto solo per la laminazione di tubi in titanio puro e in lega con bassa resistenza alla deformazione e non può laminare tubi in lega di titanio ad alta resistenza (come TC4). La resa di questo processo è di circa il 75%.

In base alle caratteristiche dei materiali in lega di titanio, controllando i parametri di processo come la temperatura di laminazione, il tasso di riduzione del diametro totale, il coefficiente di ellitticità, il tasso di deformazione, il tasso di riduzione anteriore e il controllo della cavità, ecc., La stabilità del l'intero processo è garantito e la qualità della superficie interna ed esterna è garantita. , Precisione dimensionale e vari indicatori di prestazione soddisfano pienamente i requisiti di processo. La tecnologia di preparazione presenta i seguenti vantaggi:

① Questa tecnologia è finalizzata all'elevata resistenza alla deformazione delle leghe di titanio. Attraverso l'innovativo miglioramento dei laminatoi perforanti a laminazione incrociata, dei laminatoi multifunzione e dei riduttori di microtensione a doppia serie, la forza di laminazione del motore principale viene aumentata e il riscaldamento viene effettuato tramite un forno ad anello. Il sistema di controllo della temperatura intelligente e il dispositivo di trasferimento rapido sono adottati tra i processi di perforazione, laminazione a caldo, dimensionamento e correzione per ridurre al minimo il tasso di caduta di temperatura del pezzo grezzo per garantire che abbia una plasticità sufficiente e si adatti alle caratteristiche del ristretto intervallo di temperatura di deformazione di la lega di titanio.

②Questo processo è particolarmente adatto per la laminazione e la formatura di tubi in lega di titanio di grande diametro. Il diametro esterno può raggiungere φ530 mm, lo spessore della parete copre 5-36 mm e la lunghezza del prodotto può raggiungere i 12 metri o più. Rispetto al processo di laminazione a freddo di estrusione + e al processo di perforazione e alesatura, il suo costo di lavorazione è ridotto di oltre il 50%; rispetto alla tradizionale lavorazione di perforazione e alesatura, il tasso di utilizzo del tubo in lega di titanio è aumentato di oltre il 40%; rispetto al tradizionale processo di stampaggio per estrusione, l'efficienza produttiva è raddoppiata. Ha raggiunto un'elevata efficienza e un basso costo e supera il collo di bottiglia tecnico della produzione di tubi in lega di titanio di grande diametro mediante laminazione obliqua a due rulli di lega di titanio. In base all'avanzamento del processo e alla maturità della tecnologia, il tasso di rendimento può raggiungere il 95%.

Le prospettive applicative e di sviluppo dei tubi in lega di titanio di grande diametro

Allo stato attuale, il titanio utilizzato nelle apparecchiature navali nazionali comprende principalmente: condensatore principale del sottomarino, serbatoio di lancio dei siluri in lega di titanio, dispositivo di raffreddamento di emergenza del sistema del circuito primario dell'energia nucleare PWR, cupola del sonar, elica in lega di titanio, tubo di scarico del fumo del motore diesel e il sistema di tubazioni del mare, relativo sistema di tubazioni e valvole della pompa, guscio a pressione sommergibile profondo e sistema ausiliario. Le specifiche tipiche delle condutture dell'acqua di mare: 308x4mm, φ285x5mm; il principale sistema di tubazioni dell'acqua di mare delle navi: φ12.7~304,8mm.

A causa della bassa densità, della resistenza alla corrosione e dell'elevata resistenza del titanio e delle leghe di titanio, il peso dell'attrezzatura può essere notevolmente ridotto. Pertanto, sebbene il titanio e le leghe di titanio siano più costosi in termini di prezzo unitario, dopo che il peso complessivo dell'attrezzatura è ridotto, titanio e leghe di titanio Al contrario, l'input sessuale non sarà troppo superiore ad altri materiali e persino inferiore a altri materiali. I tubi in titanio e leghe di titanio hanno enormi prospettive di applicazione. Con la maturità e la promozione della tecnologia di produzione ad alta efficienza, flusso corto e basso costo, molte applicazioni di tubi in rame e leghe di rame possono essere sostituite da tubi in titanio e leghe di titanio.

①Nella costruzione navale, i tubi utilizzati nelle navi e nelle grandi petroliere sono un importante campo di applicazione dei tubi in lega di rame. I tubi in lega di rame per navi includono principalmente tubi in cupronichel BFe30-1-1, BFe10-1-1 e tubi in ottone alluminio HAl77-2. Poiché la maggior parte del mezzo di contatto in mare è l'acqua di mare, i tubi devono avere un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare e elevate proprietà meccaniche e tecnologiche. I dispositivi di scambio termico di ingegneria marina utilizzano tubi in rame e in lega di rame. Ad esempio, altri tubi per lo scambio di calore marino includono principalmente: radiatori dell'olio, refrigeratori d'acqua e riscaldatori dell'acqua di alimentazione per motori diesel, generatori e altri sistemi ausiliari. Le specifiche di questi prodotti variano.

②La costruzione di navi di ingegneria marittima e di grande tonnellaggio richiede apparecchiature per tubazioni anticorrosione più precise e di diametro maggiore per aumentare la trasmissione primaria e lo spostamento. Allo stesso tempo, dovrebbe essere utilizzata un'elevata precisione dimensionale per garantire l'elevata tenuta del gruppo della tubazione. Resta inteso che il diametro massimo dei tubi di rame-nichel senza saldatura come piattaforme di produzione marina e petrolifera di grande diametro in Germania, Corea del Sud e altri paesi ha raggiunto φ 520 mm o più.

Con il graduale approfondimento della strategia per l'energia marittima del mio paese'la domanda di tubi senza saldatura di grande diametro, alta resistenza e alta resistenza alla corrosione continua ad aumentare nei settori delle apparecchiature offshore, del petrolio e del gas offshore esplorazione e sviluppo del campo e navi. La produzione su larga scala di tubi senza saldatura in lega di titanio di grande diametro e la promozione industriale e l'applicazione di tecnologie di preparazione ad alta efficienza, a processo breve e a basso costo soddisferanno ulteriormente la domanda a basso costo del mercato' per prodotti in titanio e leghe di titanio. Allo stesso tempo, l'attuale concentrazione dell'industria del titanio non è elevata. I produttori dovrebbero collaborare attivamente con le unità nazionali di formulazione e progettazione degli standard, college e università, utenti a valle e altri produttori di apparecchiature di supporto correlate per stabilire una tecnologia nazionale del titanio e una piattaforma di servizi di rete economica per formare Lavorare insieme per promuovere lo sviluppo del mercato delle leghe di titanio e sforzarsi per il sostegno politico e finanziario da parte dello Stato per promuovere ulteriormente l'applicazione più ampia di tubi in lega di titanio.

Nicole