Toepassing en ontwikkeling van buizen van titaniumlegering met grote diameter voor gebruik op zee

Toepassing en ontwikkeling van buizen van titaniumlegering met grote diameter voor de scheepvaart

De vraag naar verschillende soorten zeer sterke en corrosiebestendige metalen buizen die worden gebruikt in grootschalige apparatuur in het veld, vertoont een aanzienlijke toename. Omdat metalen buizen moeten worden gebruikt in complexe en ruwe maritieme omgevingen (sterke corrosie, tyfoon, sterke convectie, hoge temperatuur, hoge druk, biologische hechting), stellen ze extreem hoge eisen aan corrosieweerstand. Titanium en titaniumlegeringen hebben een hoge taaiheid, niet-magnetisch. Unieke voordelen zoals lage dichtheid en uitstekende corrosieweerstand zijn het meest ideale materiaal geworden voor grootschalige apparatuur op de bovengenoemde gebieden. Veel ervaring heeft bevestigd dat de levensduur van het laaggelegeerde stalen buissysteem 1-2 jaar is en de levensduur van het Cu/Ni-leidingsysteem slechts 6-8 jaar, wat ver onder de ontwerplevensduurvereisten ligt van zeewaterleidingen. Titanium heeft de kenmerken van hoge sterkte, hoge taaiheid, hoge specifieke sterkte, lichtgewicht, niet-magnetisch, weerstand tegen zeewatercorrosie en atmosferische corrosie van de zee. De corrosielevensduur van pijpleidingen van titanium en titaniumlegering is meer dan 120.000 uur en de levensduur is meer dan 60 jaar. Onder werkomstandigheden is de volledige levensduur van materiaal van titaniumlegering ongeëvenaard door andere metalen materialen en kan het 100% onschadelijk worden gerecycled na het einde van de levensduur van de apparatuur. Daarom is het het beste materiaal voor uitrusting van zeeschepen.

Kenmerken van uitrusting van zeeschepen

① Maritieme uitrusting is een groot metalen gebouw met een groot tonnage, hoge investeringskosten en grote schade.

②Het systeem heeft een complexe structuur, complete functies, complexe en zware werkomstandigheden, hoge betrouwbaarheidseisen en moeilijke constructietechnieken.

③Het verlengen van de levensduur van materialen is van groot belang om de integriteit, betrouwbaarheid en veiligheid van uitrusting en constructies van zeeschepen te waarborgen en om de bescherming van hulpbronnen en duurzame ontwikkeling te bevorderen.

④Het verbeteren van de prestaties van uitrusting van zeeschepen omvat voornamelijk het verbeteren van de corrosieweerstand, het lichte gewicht, de toepassing van zeer sterke en zeer taaie materialen, de betrouwbaarheid en de productzuinigheid gedurende de hele levenscyclus.

De voordelen vanbuizen van titaniumlegering

Titaniumlegering heeft een reeks belangrijke kenmerken, zoals hoog smeltpunt, lage dichtheid, hoge sterkte, corrosieweerstand, supergeleiding, vormgeheugen en waterstofopslag. Het wordt veel gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, schepen, kernenergie, medisch, chemisch, metallurgie, elektronica, sport. De gebieden van vrije tijd en constructie staan ​​bekend als het"derde metaal"," ;lucht metaal" en"oceaanmetaal". Leidingen worden gebruikt voor de transmissiekanalen van gasvormige en vloeibare media. Het zijn basisproducten op verschillende gebieden van de nationale economie. Pijpen van titaniumlegeringen worden gebruikt in vliegtuigmotoren, ruimtevaartvoertuigen en petroleumpijpleidingen vanwege hun lichte gewicht en uitstekende corrosieweerstand. Chemische apparatuur, constructie van het mariene milieu en verschillende offshore-werkplatforms hebben een breed scala aan toepassingen, zoals kustcentrales, offshore olie- en gasexploratie en -transport, ontzilting van zeewater, chemische productie van de zee, productie van alkalizout, apparatuur voor aardolieraffinage, enz. ., en de vooruitzichten zijn zeer breed.

De promotie en toepassing van titaniummaterialen is een van de belangrijkste technologische ontwikkelingsrichtingen voor scheepsbouw en waterbouwkundige apparatuur. Pijpen van titaniumlegeringen worden veel gebruikt in schepen en waterbouwapparatuur in ontwikkelde landen. Een groot aantal titaniummaterialen wordt gebruikt om de veiligheid en betrouwbaarheid van apparatuur te verbeteren, het volume van de apparatuur te verminderen, de kwaliteit te verminderen en ongevallen met schade aan apparatuur en onderhoudstijden aanzienlijk te verminderen. Verleng de levensduur aanzienlijk.

Prestatiekenmerken van pijpverwerking van titaniumlegeringen:

Titaniumlegering heeft een lage plasticiteit bij kamertemperatuur en een grote vervormingsweerstand, maar het heeft een goede plasticiteit en een lage vervormingsweerstand in de α+β tweefasenzone en β-fasezone. Daarom moeten de vorming en vervaardiging van materialen van titaniumlegeringen of de voorbereiding van verschillende profielen (platen), staven, buizen, enz.) Tot nabij het faseovergangspunt worden verwarmd.

Omdat titaniumlegeringen de neiging hebben om chemisch te reageren met zuurstof, stikstof, koolstof, enz. bij hoge temperaturen, en gemakkelijk waterstof kunnen absorberen, worden de vervormingsprestaties van titaniumlegeringen drastisch verminderd en worden de serviceprestaties van het materiaal beïnvloed. Bovendien zorgt de lage thermische geleidbaarheid van titaniumlegeringen er vaak voor dat grote blanks worden verwarmd. Dit resulteert in een groot temperatuurverschil in de dwarsdoorsnede, wat gemakkelijk kan leiden tot scheuren tijdens het vervormingsproces; bovendien is het temperatuurbereik van de vervormingszone van de titaniumlegering smal en is de vervormingssnelheid gevoeliger en moet deze in het algemeen met een lagere snelheid worden vervormd; tegelijkertijd heeft de afkoelsnelheid na vervorming een directe invloed op de kamertemperatuur De evenwichtsstructuur en de serviceprestaties van de componenten, daarom moet de vervormingstemperatuur tijdens het vervormingsproces constant worden gehouden of moeten maatregelen worden genomen om de temperatuursnelheid te verlagen laten vallen om het voldoende plasticiteit te geven.

mijn land' analyse van de technologie van pijpvoorbereiding van titaniumlegering met grote diameter

Het traditionele productieproces van naadloze buizen van titaniumlegering is extrusie-piercing, cross-rolling piercing + multi-pass koudwalsen, boren en kotteren. Op dit moment kan het binnenlandse gebruik van traditionele technologie kleine buizen van titaniumlegeringen maken, en ze worden gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, scheepsbouw en petrochemische velden, wat de ontwikkeling van wapens en de nationale economie sterk ondersteunt.

(1) Traditioneel boor- en boor- en extrusieproces: boor- en boorverwerking is om staven van titaniumlegering rechtstreeks te gebruiken voor boor- en boorverwerking, zonder verwarmingsproces en kalanderen, en de materiaalbenuttingsgraad is extreem laag, over het algemeen minder dan 50%, daarom , de totale kosten Zeer hoog. Tegelijkertijd is het niet geschikt voor het verwerken van buizen met grote diameter en dunwandige buizen.

Extrusiegiettechnologie kan een grote hoeveelheid vervorming, fijne korrels verkrijgen en het is moeilijk om de uniformiteit van de capillaire wanddikte te regelen. Extrusiegieten maakt meestal gebruik van glaspoedersmering of met koper beklede smering. De met glaspoeder gesmeerde extrusie-buistechnologie van titaniumlegering is niet volwassen in mijn land. Het smeereffect in de post-extrusiefase is niet ideaal, wat gemakkelijk een ernstig oppervlak van de matrijs en de geëxtrudeerde pijp kan veroorzaken. Schade, hoge productiekosten, lage productie-efficiëntie en productkwaliteit; het smeereffect van de met koper beklede huls is beter en een betere oppervlaktekwaliteit van de buis van titaniumlegering kan worden verkregen, maar het materiaal van de met koper beklede huls is groot en het pakket is bevestigd aan het oppervlak van de buis van titaniumlegering is verwijderd. De koperen huls verbruikt veel zuur, wat gemakkelijk milieuvervuiling veroorzaakt.

(2) Traditioneel doorboren (Mann-type) + koudwalsproces: er zijn veel koudwalsprocessen, de productie-efficiëntie is extreem laag, meerdere passages zijn vereist, de vervorming van passages is klein, het energieverbruik van het uitgloeien tussen passen is hoog, en het beitsen vervuilt het milieu. Dit proces is alleen geschikt voor het walsen van buizen van puur titanium en legeringen met een lage vervormingsweerstand en kan geen buizen van titaniumlegeringen met hoge sterkte (zoals TC4) walsen. De opbrengst van dit proces is ongeveer 75%.

Volgens de kenmerken van materialen van titaniumlegeringen, door de procesparameters zoals de walstemperatuur, de totale diameterreductiesnelheid, de ellipticiteitscoëfficiënt, de vervormingssnelheid, de frontreductiesnelheid en de holtecontrole, enz., De stabiliteit van de het hele proces is gegarandeerd en de interne en externe oppervlaktekwaliteit is gegarandeerd. , Maatnauwkeurigheid en verschillende prestatie-indicatoren voldoen volledig aan de procesvereisten. De bereidingstechnologie heeft de volgende voordelen:

① Deze technologie is gericht op de hoge vervormingsweerstand van titaniumlegeringen. Door de innovatieve verbetering van cross-rolling piercing mills, multifunctionele walserijen en dual-series micro-tension reducers, wordt de rolkracht van de hoofdmotor verhoogd en wordt de verwarming uitgevoerd via een ringoven. Het intelligente temperatuurregelsysteem en het snelle overdrachtsapparaat worden toegepast tussen de piercing-, warmwals-, dimensionerings- en correctieprocessen om de temperatuurdaling van de blanco te minimaliseren om ervoor te zorgen dat deze voldoende plasticiteit heeft en zich aanpast aan de kenmerken van het smalle vervormingstemperatuurbereik van de titaniumlegering.

②Dit proces is met name geschikt voor het walsen en vormen van buizen van titaniumlegeringen met een grote diameter. De buitendiameter kan φ530 mm bereiken, de wanddikte is 5-36 mm en de productlengte kan 12 meter of meer bedragen. Vergeleken met extrusie + koudwalsproces en boor- en boorproces, worden de verwerkingskosten met meer dan 50% verlaagd; vergeleken met traditionele boor- en boorverwerking, wordt de bezettingsgraad van buizen van titaniumlegering met meer dan 40% verhoogd; vergeleken met het traditionele extrusievormproces, wordt de productie-efficiëntie verdubbeld. Het heeft een hoog rendement en lage kosten bereikt, en overwint het technische knelpunt van de productie van buizen van titaniumlegering met grote diameter door twee-rols scheve rollen van titaniumlegering. Op basis van de vooruitgang van het proces en de volwassenheid van de technologie, kan het rendement oplopen tot 95%.

De toepassings- en ontwikkelingsvooruitzichten van buizen van titaniumlegering met grote diameter:

Op dit moment omvat titanium dat wordt gebruikt in binnenlandse scheepsuitrusting voornamelijk: hoofdcondensor van onderzeeër, torpedo-lanceertank van titaniumlegering, noodkoeler voor kernenergie PWR primaire circuitsysteem, sonarkoepel, propeller van titaniumlegering, uitlaatpijp voor dieselmotorrook En het zeeleidingsysteem, gerelateerde leidingen en pompklepsysteem, diep onderdompelbare drukschaal en hulpsysteem. De typische specificaties van zeewaterpijpleidingen: φ308x4mm, φ285x5mm; het belangrijkste zeewaterleidingsysteem van schepen: φ12,7 ~ 304,8 mm.

Vanwege de lage dichtheid, corrosieweerstand en hoge sterkte van titanium en titaniumlegeringen, kan het gewicht van de apparatuur aanzienlijk worden verminderd. Daarom, hoewel titanium en titaniumlegeringen duurder zijn in termen van eenheidsprijs, nadat het totale gewicht van de apparatuur is verminderd, titanium en titaniumlegeringen. Integendeel, de seksuele input zal niet te hoger zijn dan bij andere materialen, en zelfs lager dan andere materialen. Pijpen van titanium en titaniumlegeringen hebben enorme toepassingsmogelijkheden. Met de volwassenheid en bevordering van hoogrenderende, korte-stroom, goedkope productietechnologie, kunnen veel toepassingen van koper en koperlegeringen worden vervangen door buizen van titanium en titaniumlegering.

①In de scheepsbouw zijn de buizen die worden gebruikt in schepen en grote olietankers een belangrijk toepassingsgebied van buizen van koperlegeringen. Pijpen van koperlegeringen voor schepen omvatten voornamelijk BFe30-1-1, BFe10-1-1 kopernikkelpijpen en HAl77-2 aluminium koperen pijpen. Aangezien het meeste contactmedium op zee zeewater is, moeten de leidingen een uitstekende weerstand tegen zeewatercorrosie en hoge mechanische en technologische eigenschappen hebben. Warmtewisselaars voor maritieme engineering maken gebruik van buizen van koper en koperlegering. Andere scheepswarmtewisselaarbuizen omvatten bijvoorbeeld voornamelijk: oliekoelers, waterkoelers en voedingswaterverwarmers voor dieselmotoren, generatoren en andere hulpsystemen. De specificaties van deze producten variëren.

②De constructie van scheepsbouwkunde en schepen met een grote tonnage vereist meer precisie en anticorrosieleidingapparatuur met een grotere diameter om de primaire transmissie en verplaatsing te vergroten. Tegelijkertijd moet een hoge maatnauwkeurigheid worden gebruikt om de hoge dichtheid van het pijpleidingsamenstel te garanderen. Het is duidelijk dat de maximale diameter van naadloze koper-nikkelbuizen, zoals scheeps- en olieproductieplatforms met grote diameter in Duitsland, Zuid-Korea en andere landen, φ520 mm of meer heeft bereikt.

Met de geleidelijke verdieping van de maritieme energiestrategie van mijn land', blijft de vraag naar naadloze buizen met grote diameter, hoge sterkte en zeer corrosiebestendig toenemen op het gebied van offshore-apparatuur, offshore-olie en -gas veldverkenning en -ontwikkeling, en schepen. De grootschalige productie van naadloze buizen van titaniumlegering met een grote diameter en de industriële promotie en toepassing van hoogrenderende, korte proces- en goedkope voorbereidingstechnologie zullen verder voldoen aan de goedkope vraag van de markt' voor producten van titanium en titaniumlegeringen. Tegelijkertijd is de huidige concentratie van de titaniumindustrie niet hoog. Fabrikanten moeten actief samenwerken met nationale standaardformulerings- en ontwerpeenheden, hogescholen en universiteiten, downstreamgebruikers en andere gerelateerde fabrikanten van ondersteunende apparatuur om een ​​nationaal platform voor titaniumtechnologie en economisch netwerkservice op te richten Samenwerken om de marktontwikkeling van titaniumlegeringen te bevorderen en ernaar streven voor beleid en financiële steun van de staat om de bredere toepassing van buizen van titaniumlegeringen verder te bevorderen.

Nicole