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Investigación sobre tubos de titanio soldados como reemplazo de los tubos de titanio sin costura
2024-10-11

El titanio tiene características de baja densidad, alta resistencia específica, resistencia a la corrosión, alta elasticidad, baja humedad, magnetismo cero y buena propiedad a altas/bajas temperaturas. Es elogiado como metal espacial y metal marino y se aplica ampliamente en los campos de la economía nacional y la construcción de defensa nacional, como la aeroespacial, la desalinización de agua de mar, las embarcaciones, la ingeniería química, los vehículos y la energía eléctrica. Los tubos sin costura tienen una baja tasa de productos terminados, un largo ciclo de producción y un alto costo, mientras que los tubos de titanio puro soldados tienen un proceso de producción corto, un bajo costo de producción y una alta eficiencia de producción. Por lo tanto, es una tendencia para la producción de tubos desarrollar tubos soldados de pared delgada. En Japón y los países europeos, los tubos de titanio soldados están reemplazando gradualmente a los tubos sin costura de titanio de pared delgada y de aleación de titanio. Se aplican en condensadores en centrales eléctricas costeras y centrales nucleares, lo que no solo mejora la tasa de intercambio de calor, sino que también mejora la vida útil de las unidades condensadoras, lo que genera un beneficio económico significativo.

 Cuando se sueldan tubos de titanio, se debe garantizar que

 (1) En el área de soldadura, a una temperatura de más de 250 ℃, el metal no se contamina con gases activos y elementos de impurezas dañinos, incluidos N, O y H, C, Fe y Mn.

 (2) No se puede formar una estructura de grano grueso.

 (3) No hay gran tensión residual de soldadura ni deformación residual. Por lo tanto, durante el proceso de soldadura, se debe seguir una secuencia de construcción predeterminada y se debe realizar un control de calidad de todo el proceso siguiendo estrictamente el estándar de control de calidad del proceso. Las personas, la máquina, el material y el método están bajo un buen control para garantizar la calidad de la soldadura de los tubos de titanio durante un tiempo razonable.

La presión de rotura de los tubos de titanio soldados es de 61,76 MPa. Cuando aparece una pequeña grieta en la costura longitudinal, el agua de los tubos sale a borbotones de la costura de soldadura. La presión de rotura de los tubos de titanio sin costura es de 68,10 MPa. Cuando aparece una grieta grande en la unión entre los tapones y los tubos, el agua de los tubos sale a borbotones de la unión y el tubo sin costura en sí no se daña. La vibración del intercambiador de calor y el condensador de tubos de titanio durante el uso inducida por el fluido de paso de la carcasa da como resultado diferentes vórtices, sacudidas, excitación por choque elástico y resonancia acústica de fluidos. La combinación de tales vibraciones forma una vibración dramática, lo que hace que las tuberías golpeen continuamente la placa deflectora y luego generen fenómenos en los que las tuberías son cortadas y penetradas por los bordes de la placa deflectora, y la unión entre las tuberías y las láminas de tuberías se parte para causar fugas. Por lo tanto, las tuberías de titanio soldadas y las tuberías de titanio sin costura pasan por la prueba de fatiga por vibración para contar los tiempos de fatiga respectivamente en igualdad de condiciones, para determinar si las tuberías de titanio soldadas como reemplazo de las tuberías de titanio sin costura tienen influencia en la vida útil del equipo.

 (1) Unión expandida de tuberías de titanio soldadas: bajo la misma presión de la unión expandida, la fuerza de extracción de las tuberías de titanio soldadas es 2,5-3,1 MPa mayor que la de las tuberías de titanio sin costura. Después de la conexión expandida, las tuberías de titanio soldadas se unen con los accesorios más estrechamente y la sellabilidad de la conexión expandida es mejor.

(2) Dentro del rango de definición de los recipientes a presión, las tuberías de titanio soldadas podrían soportar una presión de diseño de hasta 35 MPa y mantener la presión durante 3 minutos sin fugas.

(3) La frecuencia de las tuberías de titanio soldadas y las tuberías de titanio sin costura es 30. 

Los principios y la técnica de tensado por el rodillo son los mismos que los de las tuberías de titanio sin costura. Pero la existencia de cordones requiere considerar factores adicionales, para determinar la mejor y más estable técnica de tensado por el rodillo. Entre estos factores, los más importantes son la calidad metalúrgica y el estado de la superficie de las tuberías. Por ejemplo, para tuberías en estado recocido en lugar de estado soldado, se debe evitar que sobresalgan los cordones de compensación para la conexión de las láminas de tubería. Se ha demostrado que la cabeza recocida al aire, con tubo abocardado y bucle pulido, tiene una mejor resistencia de unión que las tuberías después de la ampliación en estado de recocido brillante o recocido brillante de alivio de tensión.

Por otro lado, la superficie áspera de las tuberías o láminas de tubería podría mejorar la resistencia mecánica, pero su sellabilidad es pobre. Fabricadas mediante mecanizado de precisión o mecanizado de precisión más rebarbado, el orificio de las láminas de tubería de titanio tiene una suavidad superficial de 0,75-1,5-101. En la cabeza de la tubería, la suavidad del bucle pulido alcanza el mismo nivel. Por lo tanto, la combinación de resistencia y sellabilidad es óptima.

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