Aplicación y desarrollo de tubos de aleación de titanio de gran diámetro para uso marino

Aplicación y desarrollo de tubos de aleación de titanio de gran diámetro para aplicaciones marinas.

La demanda de varios tipos de tubos metálicos de alta resistencia y resistentes a la corrosión utilizados en equipos a gran escala en el campo está mostrando un aumento sustancial. Debido a que las tuberías de metal deben usarse en entornos marinos complejos y hostiles (corrosión fuerte, tifones, convección fuerte, alta temperatura, alta presión, adhesión biológica), tienen requisitos extremadamente altos de resistencia a la corrosión. El titanio y las aleaciones de titanio tienen alta tenacidad, no son magnéticas. Las ventajas únicas como la baja densidad y la excelente resistencia a la corrosión se han convertido en el material más ideal para equipos a gran escala en los campos mencionados anteriormente. Mucha experiencia ha confirmado que la vida útil del sistema de tuberías de acero de baja aleación es de 1 a 2 años, y la vida útil del sistema de tuberías de Cu / Ni es de solo 6 a 8 años, muy por debajo de los requisitos de vida útil del diseño. de tuberías de agua de mar. El titanio tiene las características de alta resistencia, alta tenacidad, alta resistencia específica, peso ligero, no magnético, resistencia a la corrosión del agua de mar y corrosión atmosférica marina. La vida útil frente a la corrosión de las tuberías de titanio y de aleación de titanio es de más de 120.000 horas y la vida útil es de más de 60 años. En condiciones de trabajo, la vida útil completa del material de aleación de titanio es incomparable con otros materiales metálicos, y se puede reciclar de forma 100% inofensiva una vez finalizada la vida útil del equipo. Por tanto, es el mejor material para equipos marinos.

Características de los equipos marinos

① El equipo marino es un gran edificio de metal con un gran tonelaje, un alto costo de inversión y una gran pérdida por daños.

②El sistema tiene una estructura compleja, funciones completas, condiciones de trabajo complejas y duras, requisitos de alta confiabilidad y técnicas de construcción difíciles.

③ La extensión de la vida útil del material es de gran importancia para garantizar la integridad, confiabilidad y seguridad de los equipos y estructuras marinos, y para promover la protección de los recursos y el desarrollo sostenible.

④Mejorar el rendimiento de los equipos marinos implica principalmente mejorar la resistencia a la corrosión, el peso ligero, la aplicación de materiales de alta resistencia y alta tenacidad, la confiabilidad y la economía del producto durante todo el ciclo de vida.

Las ventajas detubos de aleación de titanio

La aleación de titanio tiene una serie de características importantes como alto punto de fusión, baja densidad, alta resistencia, resistencia a la corrosión, superconductividad, memoria de forma y almacenamiento de hidrógeno. Es ampliamente utilizado en aviación, aeroespacial, barcos, energía nuclear, medicina, química, metalurgia, electrónica, deportes. Los campos del ocio y la construcción se conocen como el" tercer metal" ;," ; aire metal" y" Ocean Metal" ;. Las tuberías se utilizan para los canales de transmisión de medios gaseosos y líquidos. Son productos básicos en diversos campos de la economía nacional. Los tubos de aleación de titanio se utilizan en motores de aviación, vehículos aeroespaciales y oleoductos debido a su peso ligero y excelente resistencia a la corrosión. , Los equipos químicos, la construcción de entornos marinos y varias plataformas operativas en alta mar tienen una amplia gama de aplicaciones, como centrales eléctricas costeras, exploración y transporte de petróleo y gas en alta mar, desalinización de agua de mar, producción de sustancias químicas marinas, producción de sales alcalinas, equipos de refinación de petróleo, etc. ., y las perspectivas son muy amplias.

La promoción y aplicación de materiales de titanio es una de las direcciones de desarrollo tecnológico más importantes para equipos de construcción naval e ingeniería marina. Los tubos de aleación de titanio se han utilizado ampliamente en barcos y equipos de ingeniería marina en países desarrollados. Se utiliza una gran cantidad de materiales de titanio para mejorar la seguridad y confiabilidad del equipo, reducir el volumen del equipo, reducir la calidad y reducir significativamente los accidentes por daños al equipo y los tiempos de mantenimiento. Extiende enormemente la vida útil.

Características de rendimiento de procesamiento de tubos de aleación de titanio

La aleación de titanio tiene baja plasticidad a temperatura ambiente y gran resistencia a la deformación, pero tiene buena plasticidad y baja resistencia a la deformación en la zona de dos fases α + β y la zona de fase β. Por lo tanto, la formación y fabricación de materiales de aleación de titanio o la preparación de varios perfiles (placas), varillas, tubos, etc.) deben calentarse hasta cerca del punto de transición de fase.

Debido a que las aleaciones de titanio son propensas a reaccionar químicamente con oxígeno, nitrógeno, carbono, etc. a altas temperaturas, y son fáciles de absorber hidrógeno, el rendimiento de deformación de las aleaciones de titanio se reduce drásticamente y el rendimiento de servicio del material se ve afectado. Además, la baja conductividad térmica de las aleaciones de titanio a menudo hace que se calienten grandes espacios en blanco. Esto da como resultado una gran diferencia de temperatura en la sección transversal, que puede conducir fácilmente a grietas durante el proceso de deformación; además, el rango de temperatura de la zona de deformación de la aleación de titanio es estrecho y la velocidad de deformación es más sensible y generalmente debe deformarse a una velocidad más baja; al mismo tiempo, la velocidad de enfriamiento después de la deformación afecta directamente su temperatura ambiente La estructura de equilibrio y el rendimiento de servicio de los componentes, por lo tanto, la temperatura de deformación debe mantenerse constante durante el proceso de deformación o deben tomarse medidas para reducir la velocidad de la temperatura gota para que tenga suficiente plasticidad.

análisis de tecnología de preparación de tuberías de aleación de titanio de gran diámetro de mi país &

El proceso tradicional de producción de tubos sin costura de aleación de titanio es perforación por extrusión, perforación por laminación transversal + laminación en frío de múltiples pasadas, perforación y mandrinado. En la actualidad, el uso doméstico de la tecnología tradicional puede preparar tuberías de aleación de titanio de pequeño tamaño, y se utilizan en los campos de la aviación, aeroespacial, construcción naval y petroquímica, lo que respalda firmemente el desarrollo de armamento y la economía nacional.

(1) Proceso tradicional de perforación, mandrinado y extrusión: el proceso de perforación y mandrinado consiste en utilizar directamente barras de aleación de titanio para el proceso de perforación y mandrinado, sin proceso de calentamiento ni calandrado, y la tasa de utilización del material es extremadamente baja, generalmente inferior al 50%, por lo tanto , el costo total Muy alto. Al mismo tiempo, no es adecuado para procesar tuberías de gran diámetro y paredes delgadas.

La tecnología de moldeo por extrusión puede obtener una gran cantidad de deformación, granos finos y es difícil controlar la uniformidad del espesor de la pared capilar. El moldeo por extrusión generalmente utiliza lubricación con polvo de vidrio o lubricación con revestimiento de cobre. La tecnología de tubería de aleación de titanio de extrusión lubricada con polvo de vidrio no está madura en mi país. El efecto de lubricación en la etapa de post-extrusión no es ideal, lo que puede causar fácilmente una superficie seria de la matriz y la tubería extruida. Daños, alto costo de fabricación, baja eficiencia de producción y calidad del producto; el efecto de lubricación del manguito revestido de cobre es mejor y se puede obtener una mejor calidad de superficie del tubo de aleación de titanio, pero el material del manguito revestido de cobre es grande y el paquete está unido a la superficie del tubo de aleación de titanio es removido. La funda de cobre consume una gran cantidad de ácido, que es fácil de causar contaminación ambiental.

(2) Perforación tradicional (tipo Mann) + proceso de laminación en frío: hay muchos procesos de laminación en frío, la eficiencia de producción es extremadamente baja, se requieren múltiples pasadas, la deformación de las pasadas es pequeña, el consumo de energía del recocido entre pasa es alto y el decapado contamina el medio ambiente. Este proceso solo es adecuado para laminar tubos de aleación y titanio puro con baja resistencia a la deformación, y no puede enrollar tubos de aleación de titanio de alta resistencia (como TC4). El rendimiento de este proceso es de aproximadamente el 75%.

De acuerdo con las características de los materiales de aleación de titanio, controlando los parámetros del proceso como la temperatura de laminación, la tasa de reducción del diámetro total, el coeficiente de elipticidad, la tasa de deformación, la tasa de reducción frontal y el control de la cavidad, etc., la estabilidad del Todo el proceso está garantizado y la calidad de la superficie interna y externa está garantizada. La precisión dimensional y los diversos indicadores de rendimiento cumplen plenamente con los requisitos del proceso. La tecnología de preparación tiene las siguientes ventajas:

① Esta tecnología está dirigida a la alta resistencia a la deformación de las aleaciones de titanio. A través de la mejora innovadora de los trenes de perforación de laminación cruzada, los trenes de laminación multifunción y los reductores de micro-tensión de serie dual, se aumenta la fuerza de laminación del motor principal y el calentamiento se realiza a través de un horno de anillo. El sistema de control de temperatura inteligente y el dispositivo de transferencia rápida se adoptan entre los procesos de perforación, laminado en caliente, dimensionamiento y corrección para minimizar la tasa de caída de temperatura del blanco para garantizar que tenga suficiente plasticidad y adaptarse a las características del estrecho rango de temperatura de deformación de la aleación de titanio.

②Este proceso es especialmente adecuado para laminar y formar tubos de aleación de titanio de gran diámetro. El diámetro exterior puede alcanzar φ530 mm, el grosor de la pared cubre 5-36 mm y la longitud del producto puede alcanzar los 12 metros o más. En comparación con el proceso de laminación en frío de extrusión + y el proceso de perforación y mandrinado, su costo de procesamiento se reduce en más del 50%; en comparación con el procesamiento tradicional de perforación y mandrinado, la tasa de utilización de la tubería de aleación de titanio aumenta en más del 40%; en comparación con el proceso de moldeo por extrusión tradicional, la eficiencia de producción se duplica. Ha logrado una alta eficiencia y un bajo costo, y supera el cuello de botella técnico de la producción de tubos de aleación de titanio de gran diámetro mediante el laminado sesgado de dos rodillos de la aleación de titanio. Basado en el avance del proceso y la madurez de la tecnología, la tasa de rendimiento puede alcanzar hasta el 95%.

Las perspectivas de aplicación y desarrollo de los tubos de aleación de titanio de gran diámetro

En la actualidad, el titanio utilizado en equipos de barcos domésticos incluye principalmente: condensador principal de submarino, tanque de lanzamiento de torpedos de aleación de titanio, enfriador de emergencia del sistema de circuito primario PWR de energía nuclear, domo de sonar, hélice de aleación de titanio, tubo de escape de humo del motor diesel y sistema de tuberías de mar, tubería relacionada y sistema de válvula de bomba, carcasa de presión sumergible profunda y sistema auxiliar. Las especificaciones típicas de las tuberías de agua de mar: φ308x4mm, φ285x5mm; el principal sistema de tuberías de agua de mar de los barcos: φ12,7 ~ 304,8 mm.

Debido a la baja densidad, la resistencia a la corrosión y la alta resistencia del titanio y las aleaciones de titanio, el peso del equipo se puede reducir considerablemente. Por lo tanto, aunque el titanio y las aleaciones de titanio son más caras en términos de precio unitario, después de que se reduce el peso total del equipo, el titanio y las aleaciones de titanio Por el contrario, el aporte sexual no será demasiado mayor que otros materiales, e incluso menor que otros materiales. Los tubos de titanio y de aleación de titanio tienen enormes perspectivas de aplicación. Con la madurez y promoción de la tecnología de producción de bajo costo, flujo corto y alta eficiencia, muchas aplicaciones de tuberías de cobre y aleación de cobre pueden ser reemplazadas por tuberías de titanio y aleación de titanio.

①En la construcción naval, las tuberías utilizadas en barcos y grandes petroleros son un campo de aplicación importante de las tuberías de aleación de cobre. Los tubos de aleación de cobre para buques incluyen principalmente tubos de cuproníquel BFe30-1-1, BFe10-1-1 y tubos de latón aluminio HAl77-2. Dado que la mayor parte del medio de contacto en el mar es agua de mar, se requiere que las tuberías tengan una excelente resistencia a la corrosión del agua de mar y altas propiedades mecánicas y tecnológicas. Los dispositivos de intercambio de calor de ingeniería marina utilizan cobre y tubos de aleación de cobre. Por ejemplo, otros tubos de intercambio de calor marinos incluyen principalmente: enfriadores de aceite, enfriadores de agua y calentadores de agua de alimentación para motores diesel, generadores y otros sistemas auxiliares. Las especificaciones de estos productos varían.

②La construcción de buques de ingeniería marina y de gran tonelaje requiere más equipos de tuberías anticorrosión de mayor diámetro y alta precisión para aumentar la transmisión primaria y el desplazamiento. Al mismo tiempo, se debe utilizar una alta precisión dimensional para garantizar la alta estanqueidad del conjunto de la tubería. Se entiende que el diámetro máximo de las tuberías de cobre y níquel sin costura, como las plataformas de producción de petróleo y marinas de gran diámetro en Alemania, Corea del Sur y otros países, ha alcanzado φ520 mm o más.

Con la profundización gradual de la estrategia de energía marítima de mi país &, la demanda de tuberías sin costura de gran diámetro, alta resistencia y alta resistencia a la corrosión continúa aumentando en los campos de equipos costa afuera, petróleo y gas costa afuera. exploración y desarrollo de campo, y barcos. La producción a gran escala de tubos sin costura de aleación de titanio de gran diámetro y la promoción industrial y la aplicación de tecnología de preparación de alta eficiencia, procesos cortos y bajo costo satisfarán aún más la demanda de bajo costo del mercado' para titanio y productos de aleación de titanio. Al mismo tiempo, la concentración actual de la industria del titanio no es alta. Los fabricantes deben cooperar activamente con las unidades de formulación y diseño de estándares nacionales, colegios y universidades, usuarios intermedios y otros fabricantes de equipos de apoyo relacionados para establecer una tecnología nacional de titanio y una plataforma de servicio de red económica para formar Trabajar juntos para promover el desarrollo del mercado de aleaciones de titanio y esforzarse para el apoyo político y financiero del estado para promover aún más la aplicación más amplia de las tuberías de aleación de titanio.

Nicole