鈦及其合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕、高彈性、低阻尼、無磁性和高低溫性能好等特點,被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛應用于航空航天、海水淡化、船舶、化工、汽車、電力等諸多國民經濟和國防建設領域[1一3]。由于無縫管成品率低、生產周期長,造價高,而純鈦焊管的生產工序短、生產成本低、生產效率高,大力發展薄壁焊管便成為當今管材生產的一種趨勢。在日本、歐美,鈦及鈦合金薄壁無縫管材正在逐步為鈦焊管所取代,應用于濱海電站和核電站中的冷凝器及凝汽器中⑷,不僅提高了熱交換效率,還提高了冷凝器和凝汽器機組的使用壽命,經濟效益顯著。
本文就純鈦焊管的脹接性能、耐壓能力以及抗疲勞性能進行測試,檢測其應用性能,同時與無縫鈦管的上述性能進行對比分析,為其應用提供參考。
承壓能力試驗
本試驗的目的一是測試鈦焊管的承壓能力和爆破壓力,二是與無縫鈦管對比。
3.1試驗方法
基于抗拉強度下的穩定性計算,截取等長的管子進行水壓試驗,因試驗壓力較高,正常容器試壓水泵壓力不能滿足需求,采用高壓氣瓶研制使用的爆破試驗臺完成。
3.2試驗過程及結果
先將水壓升壓至壓力容器定義范圍內的最高設計壓力35MPa,保壓3min,后泄壓,鈦焊管和鈦無縫管均無發生破裂。
3.3爆破試驗
壓力清零后,重新水泵升壓,直至管子發生破壞。
鈦焊管爆破壓力為61.76MPa,鈦焊管縱焊縫處出現一細小裂紋,管內水從焊縫處爆破沖出。無縫鈦管:爆破壓力為68.10MPa,管子試壓裝堵頭連接處出現較大裂紋,管內水從管與堵頭連接處爆破沖出,無縫管本身未發生破壞。
鈦管換熱器、冷凝器、凝汽器等在使用過程中因受殼程流體誘發的振動,引起不同流體的漩渦、抖振、彈性激振及聲學共振,這些振蕩組合起來就形成劇烈振動,從而導致管子不斷撞擊折流板,產生管子被折流板邊緣切割穿透、管子與管板連接處被拉裂至發生泄露等現象。因此對鈦焊管和鈦無縫管進行疲勞振動試驗,統計在同等條件下鈦焊管和鈦無縫管的疲勞次數,以確定用鈦焊管代替鈦無縫管后是否對設備使用壽命有影響。
(1)焊接鈦管的脹接性:同等脹接壓力的情況下,焊接鈦管的拉脫力比無縫鈦管的拉脫力大2.5-3.1MPa,焊接鈦管脹接后與脹接工裝結合更緊密,脹接密閉性更好。
(2)焊接鈦管可承受壓力容器定義范圍內的最高設計壓力35MPa,保壓3min而不發生泄漏。
(3)鈦焊管和鈦無縫管在頻率30。









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