鈦管、鈦合金管在冷卻器領域的(de)應用概述
鈦及鈦合金由於具有比強度高、熱(rè)穩定性好(hǎo)、耐腐蝕及無磁性等優異性能,被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛(fàn)應用(yòng)於(yú)航空航天、化工、石油(yóu)、冶金、電力及船舶等領域。20世紀(jì)50年代以(yǐ)來,鈦已經發展成為飛機的主要結構材料(liào),並成為製造高性能航空發動機風扇、壓氣機輪盤和葉片等重要構(gòu)件的首選材料。隨著航空航天工業的不斷發展,鈦合金工業作(zuò)為起步(bù)較晚的新興工業得到了迅速發展,尤其是近幾年來,在中國市(shì)場的(de)帶動下,國(guó)際鈦合金的產量和(hé)市場需求量都經曆了一個高速發展期,全球近(jìn)4年的鈦產(chǎn)量翻了一翻。
鈦冷卻(què)器(Titanium Condenser),為製冷(lěng)係統的(de)機件(jiàn),屬於鈦換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉變成液體,將鈦(tài)管中的熱量(liàng),以很(hěn)快的方式,傳到鈦管附近的空氣中。冷卻器(qì)工作過(guò)程(chéng)是(shì)個放熱的過程,所以冷(lěng)卻器溫度都是較(jiào)高的。
發電廠要(yào)用許多冷卻器使渦輪機排出的蒸氣得到冷凝。在(zài)冷(lěng)凍廠中用冷卻(què)器來冷凝氨和(hé)氟利昂之類的製冷蒸氣(qì)。石油化學工業中用冷卻器使烴類(lèi)及其他化學蒸氣冷凝。在蒸(zhēng)餾過(guò)程中,把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態的裝置也(yě)稱為冷凝器。所有的冷卻器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運轉的。
鈦(tài)和鈦合金管的國(guó)內外生產及應用(yòng)
全(quán)球鈦材生(shēng)產國主要有8個(gè),根據產量排名依次是美國、俄羅(luó)斯、日本、中(zhōng)國、英國(guó)、法國、德國和意大利。近年來,受包括中國、日本在內的亞洲各國經(jīng)濟增長的拉動,特別是以中國為核心的石化、軍工等行業用鈦量的快速增長,世(shì)界鈦(tài)材的需求量迅速增加。每年以兩位(wèi)數(shù)的幅度增(zēng)長。美國是世界上(shàng)鈦材需求第一大國。也是(shì)生產第一大國,2012年產量超過3.5萬噸;俄羅斯鈦材產量居全球第2位,2012年產量在3.0萬t左右;中國2012年生產鈦材約2.8萬t,且(qiě)2013年有望突破3.0萬t;日(rì)本2012年的產量也達到了1.9萬t左右(yòu);歐洲近兩年鈦材的產(chǎn)量變化(huà)不大。不過相比較發達國家在鈦材的深加工(gōng)及應用上的優勢,國內的鈦(tài)材發展(zhǎn)還比較粗放(fàng),多數還(hái)停留在原材料或粗品加工上,少量具有較高技術含量的成品主(zhǔ)要應用於(yú)軍品中,由於成本等原因無法向民用領域大規模(mó)推廣。
在國外,如英國IMI公司研製的M1834合(hé)金、美國(guó)Timet公司研製的Ti-1100鈦合金等鈦(tài)合金係列均己成為先進航(háng)空發(fā)動機上的主要(yào)材料。TIMT公司的ExhaustXT合(hé)金、KoBE STEEL公司的Ti- 1.2ASN合金以及NIPPON STEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由於室溫(wēn)塑(sù)性和高溫(wēn)抗氧化性能較好,已陸續應用於汽車排氣係統。
我(wǒ)國鈦管、鈦(tài)合金管在冷卻器領域的(de)應(yīng)用
目前我國經濟保持高速(sù)、健康發(fā)展,為(wéi)國內(nèi)鈦工業的發(fā)展提供了良好的市(shì)場環境。國內化(huà)工用(yòng)鈦、電力用鈦、海洋開發(fā)用鈦、汽(qì)車業用鈦、生物工程用鈦(tài)等發展迅速,尤其是中國新近開(kāi)展的大飛(fēi)機計劃也極大地(dì)拉動了國內(nèi)市場對鈦材的需求,這些都成為國內鈦工業發展的主要動力。這既(jì)是國內鈦合(hé)金生產企業的一次巨大的發展機遇,同時(shí)也是對(duì)國內鈦合金行業的一次(cì)嚴峻的挑戰,這都要求鈦(tài)合金企業提高產(chǎn)品的技術含量、優化產業結構、提升自身的(de)管理水(shuǐ)平。相信中國的鈦工業經過幾年的追趕後,能在全球(qiú)鈦工業領域內發揮越來越重要(yào)的作用(yòng)。
國內外(wài)鈦管冷卻器工藝
國外鈦管高效空冷(lěng)器的製造(zào)工藝大部分采用浸鋅工藝,由(yóu)於沒有經過鈦管與散熱片(piàn)擴脹(過盈)結合,在鈦管和散熱(rè)片之(zhī)間的間隙較大,具有較大的傳熱熱阻,對比同樣的製(zhì)造工藝,可知該種工藝的傳熱熱阻比內部擴脹的要大15~25%,也就是空冷卻器的傳熱係數(shù)要(yào)下降10~15%。
我國鈦(tài)管、鈦合金管(guǎn)在冷卻器領域的應用瓶頸
國外鈦管與管板之間的連接方(fāng)式采用常(cháng)規的(de)脹接方式,脹接長度為管(guǎn)板厚度的90%,則管板的10%的長度是鈦管和管板有1mm的間隙,而該種結(jié)構應用於高鹽份、高水分的空氣環境中,對於管板使用複合板材料(降低產品的成本)的要求下,鈦管與管板之間易發生電化學腐蝕,導致管板發(fā)生點腐蝕,從而發生鈦管與管板之間的連接結構失效,而出現泄漏,使汽輪發電機出現故障。
該項目核電汽輪發電(diàn)機空(kōng)氣(qì)冷卻器的製造工藝(yì)及關鍵的工藝參數,國外目(mù)前處於保密階段,就是國外空冷器的中國獨資企(qǐ)業也沒有能力製造同類鈦管空氣冷卻器。
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