钛管、钛合金管在冷却器领域的应用概述

钛及钛合金由于具有比强度高、热稳定性好、耐腐蚀及无磁性等优异性能,被誉为“太空金属”、“海洋金属”,广泛应用于航空航天、化工、石油、冶金、电力及船舶等领域。20世纪50年代以来,钛已经发展成为飞机的主要结构材料,并成为制造高性能航空发动机风扇、压气机轮盘和叶片等重要构件的首选材料。随着航空航天工业的不断发展,钛合金工业作为起步较晚的新兴工业得到了迅速发展,尤其是近几年来,在中国市场的带动下,国际钛合金的产量和市场需求量都经历了一个高速发展期,全球近4年的钛产量翻了一翻。


钛冷却器(Titanium Condenser),为制冷系统的机件,属于钛换热器的一种,能把气体或蒸气转变成液体,将钛管中的热量,以很快的方式,传到钛管附近的空气中。冷却器工作过程是个放热的过程,所以冷却器温度都是较高的。
发电厂要用许多冷却器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝。在冷冻厂中用冷却器来冷凝氨和氟利昂之类的制冷蒸气。石油化学工业中用冷却器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中,把蒸气转变成液态的装置也称为冷凝器。所有的冷却器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。


钛管

钛和钛合金管的国内外生产及应用

北京赛车pk10计划 全球钛材生产国主要有8个,根据产量排名依次是美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国和意大利。近年来,受包括中国、日本在内的亚洲各国经济增长的拉动,特别是以中国为核心的石化、军工等行业用钛量的快速增长,世界钛材的需求量迅速增加。每年以两位数的幅度增长。美国是世界上钛材需求第一大国。也是生产第一大国,2012年产量超过3.5万吨;俄罗斯钛材产量居全球第2位,2012年产量在3.0万t左右;中国2012年生产钛材约2.8万t,且2013年有望突破3.0万t;日本2012年的产量也达到了1.9万t左右;欧洲近两年钛材的产量变化不大。不过相比较发达国家在钛材的深加工及应用上的优势,国内的钛材发展还比较粗放,多数还停留在原材料或粗品加工上,少量具有较高技术含量的成品主要应用于军品中,由于成本等原因无法向民用领域大规模推广。

在国外,如英国IMI公司研制的M1834合金、美国Timet公司研制的Ti-1100钛合金等钛合金系列均己成为先进航空发动机上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBE STEEL公司的Ti- 1.2ASN合金以及NIPPON STEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等,由于室温塑性和高温抗氧化性能较好,已陆续应用于汽车排气系统。

我国钛管、钛合金管在冷却器领域的应用

目前我国经济保持高速、健康发展,为国内钛工业的发展提供了良好的市场环境。国内化工用钛、电力用钛、海洋开发用钛、汽车业用钛、生物工程用钛等发展迅速,尤其是中国新近开展的大飞机计划也极大地拉动了国内市场对钛材的需求,这些都成为国内钛工业发展的主要动力。这既是国内钛合金生产企业的一次巨大的发展机遇,同时也是对国内钛合金行业的一次严峻的挑战,这都要求钛合金企业提高产品的技术含量、优化产业结构、提升自身的管理水平。相信中国的钛工业经过几年的追赶后,能在全球钛工业领域内发挥越来越重要的作用。

钛合金管

国内外钛管冷却器工艺

国外钛管高效空冷器的制造工艺大部分采用浸锌工艺,由于没有经过钛管与散热片扩胀(过盈)结合,在钛管和散热片之间的间隙较大,具有较大的传热热阻,对比同样的制造工艺,可知该种工艺的传热热阻比内部扩胀的要大15~25%,也就是空冷却器的传热系数要下降10~15%。

我国钛管、钛合金管在冷却器领域的应用瓶颈

国外钛管与管板之间的连接方式采用常规的胀接方式,胀接长度为管板厚度的90%,则管板的10%的长度是钛管和管板有1mm的间隙,而该种结构应用于高盐份、高水分的空气环境中,对于管板使用复合板材料(降低产品的成本)的要求下,钛管与管板之间易发生电化学腐蚀,导致管板发生点腐蚀,从而发生钛管与管板之间的连接结构失效,而出现泄漏,使汽轮发电机出现故障。

该项目核电汽轮发电机空气冷却器的制造工艺及关键的工艺参数,国外目前处于保密阶段,就是国外空冷器的中国独资企业也没有能力制造同类钛管空气冷却器。