李曉瑜
(寶雞市守善管件有限公司,寶雞市 721013)
摘 要 本文對我國大口徑鈦及鈦合金直縫焊管的發展歷程、使用情況、生產技術及產品標準進行了詳盡的介紹和評述,對其未來的發展趨勢進行了預測。文中介紹了寶雞市守善管件有限公司的一種單支6米長大口徑鈦及鈦合金直縫焊管的生產工藝,使用這種工藝生產出的大口徑鈦焊管在保證壁厚均勻的同時,也減少了管道安裝中的拼接環焊縫,它填補了大口徑單支6米長鈦及鈦合金直縫焊管生產上的國內空白。文中指出目前為止大口徑鈦及鈦合金焊管的產品標準尚未制訂和發布,對大口徑鈦及鈦合金焊管產業的發展有著一定的影響。
關鍵詞 鈦管;鈦焊管;鈦管道;鈦焊管標準
引言
隨著我國工業技術發展及新技術的引進,管道的腐蝕問題是影響現代工業發展的一個極為嚴重的破壞因素,工礦化工等企業的管道腐蝕所引起跑、冒、滴、漏除影響著正常生產外,還降低了產品質量、污染環境、浪費能源及提高了安全隱患出現的幾率,上述問題的長期存在嚴重阻礙了我國工業化發展進度。所以一種具備耐腐蝕、高強度、耐磨損、低成本、低污染及便于維護等特點的管道的出現勢在必行。
鈦及鈦合金直縫焊管(以下簡稱“鈦焊管”)由于具有強度高、重量輕,良好的熱傳遞性和耐腐蝕性能,作為鋼及不銹鋼管道的替代產品應運而生,而大口徑鈦焊管也因其優良的特性在工業輸送管道中的使用得到市場的廣泛認可。雖然大口徑鈦焊管與常用流體輸送管道相比投資成本較高,但是從大口徑鈦焊管的使用壽命和維護周期來分析,鈦焊管的投資成本可以在使用中得到補償,管道系統中使用鈦焊管可通過減少定期維護次數,減少停產時間、提高產品質量,提高管道壽命來降低生產成本。
時至今日,鈦材已被廣泛使用在化工、石油、石化、真空制鹽、制藥、海水淡化、電力等工業中。尤其是鈦能較好地抵抗氯離子的侵蝕,所以,鈦材使用在與氯相關的介質中較多,如離子膜法燒堿生產中已大量使用鈦材制造設備、管道和管配件等。還有甲酸、醋酸、環氧丙烷等化工項目中均采用鈦管道輸送介質,以解決管道腐蝕問題,延長管道使用壽命[1]。而在鈦管道中,大口徑鈦焊管的化學成分、力學性能和工藝性能等與鈦無縫管相似,有時候甚至優于鈦無縫管[2],然而大口徑鈦焊管在實際應用中卻有著鈦無縫管所沒有的優勢:大口徑鈦焊管可實現大口徑及超大口徑流量的輸送,此外大口徑鈦焊管的經濟性和適用性更易得到推廣和使用,還有大口徑鈦焊管的環保性符合國家十二五規劃中的發展要求,在使用中對環境的影響幾乎不計。
大口徑鈦焊管作為一種相對獨特的鈦管產品形式,是把鈦板或鈦卷帶進行軋制成管形后采用鎢極惰性氣體保護焊將縫隙焊合而成的一種產品。由于其優異的耐腐蝕性能和較大的比強度,自開發出來后就引起了工業領域的廣泛關注和使用。現在小口徑鈦焊管(公稱尺寸DN100及以下)已用在各類冷凝器和熱交換器中逐漸替代鈦無縫管作為換熱管的首選材料,而大口徑鈦焊管(公稱尺寸DN100以上)也被廣泛用作化工、石油、石化、制鹽、制藥和海洋工程等行業的工業管道。
20世紀初期,隨著工業輸送管道因腐蝕所引起跑、冒、滴、漏等問題的出現,工業管道系統中對耐腐蝕的大口徑鈦焊管的需求日益增大。一些鈦設備制造廠家采用滾軋法生產制造短型大口徑鈦焊管,單支長度多為1米至3米, 但因生產技術的不成熟,存在著生產量小、生產率低下、產品質量不穩定及不利于安裝等問題,未在市場上廣泛使用。
2009年12月由寶鈦集團參股的南京寶色股份有限公司成功制造出符合工業壓力管道要求的大口徑鈦焊管,并成功取得國家質檢總局頒發的特種設備(有色金屬管道)制造許可證,代表著大口徑鈦焊管在工業壓力管道領域中的正式使用。
2013年10月寶雞市守善管件有限公司采用模壓法成功制造出單支6米長大口徑鈦焊管,產品符合國家標準和美標ASTM B862標準的要求,且其生產技術已經申報國家發明專利,并在2014年1月取得國家質檢總局頒發的特種設備(有色金屬管道和有色金屬管件)制造許可證。該技術是一種6米長大口徑鈦及鈦合金直縫管的生產技術,改變了傳統工藝中的環焊縫拼接焊接的方法,使用等離子弧自動焊直縫焊接技術(PAW),達到節省人力物力,且生產的大口徑鈦焊管具有直線度小,圓度優良,焊縫表面美觀,焊縫承壓能力增強等優點,從而使得大口徑鈦焊管更廣泛地被市場認可和接受。
寶雞市守善管件有限公司2013年11月成功生產出單支6米長的大口徑鈦焊管,填補了大口徑單支6米長鈦及鈦合金直縫焊管生產上的國內空白,且已申報國家發明專利。
其生產工藝按照如下步驟實施:
(1)下料:測量鈦管道展開平面的尺寸,用自動切割機進行下料,原材料為寬幅鈦板或卷帶;
(2)壓制:在下模具上,用經過專用的折彎設備從鈦板兩側進行壓制,兩邊均壓制成圓弧形;
(3)合口:采用訂制的專用雙柱油壓機,側壓柱使焊口合攏,上壓柱是焊口對平,底部設置輸送帶使焊管向前推進;
(4)點焊:在合口操作進行的同時,利用專門定制的油壓機,在輸送帶輸送管道過程中進行點焊;
(5)焊接:采用先進的等離子焊接設備進行焊接,焊管焊接板厚度可達14mm—18mm,無需開坡口,一次熔透,且焊縫背面成型美觀,焊縫x射線拍片合格率高達98%;
(6)整形:采用專用油壓機及配套校形模具對焊管進行校圓及校直;
(7)無損檢測:按要求對焊縫進行X射線檢測和著色檢測,確保焊縫質量。