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钛管、钛合金管在冷却器领域的应用有哪些?

2020-09-10 11:28:46

钛管钛合金管在冷却器领域的应用有哪些?


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。自20世纪50年代以来,钛已成为飞机的主要结构材料,成为高性能航空发动机风机、压缩机轮和叶片选用的材料之一。随着航天工业的发展,钛合金工业作为一个起步较晚的新兴产业得到了迅速发展,特别是近年来,国际钛合金的产量和市场需求经历了高速发展期,钛的产量在过去四年中翻了一番。


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钛冷却器(TitaniumCondenser),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。冷却器工作过程是一个热释放过程,因此冷却器温度较高。


发电厂必须用很多冷却器冷凝涡轮排出的蒸汽。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,将蒸汽转化为液体的装置也称为冷凝器。所有冷却器都是带走气体或蒸汽的热量运行。


国内外钛及钛合金管材的生产和应用。


世界上主要有八个钛生产国,按美国、俄罗斯、日本、中国、英国、法国、德国、意大利排名。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。美国是世界上钛需求量较大的国家。也是生产大国,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。但是,与发达国家在钛材料深加工和应用方面的优势相比,国内钛材料的发展相对广泛,大部分仍停留在原材料或粗品的加工上。少量技术含量高的成品主要用于军工产品,由于成本等原因无法广泛推广到民用领域。


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、KoBESTEEL公司的Ti-1.2ASN合金以及NIPPONSTEEL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

当前,我国经济保持高速健康发展,为我国钛产业发展提供了良好的市场环境。我国化工、电力、海洋开发、汽车工业、生物工程用钛发展迅速。特别是中国新推出的大型飞机项目,极大地拉动了国内市场对钛的需求,成为国内钛产业发展的主要动力。这是国内钛合金生产企业的巨大发展机遇,也是国内钛合金行业的严峻挑战,要求钛合金企业提高产品技术含量,优化产业结构,提高自己的管理水平。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。


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采用常规的膨胀接头,膨胀接头长度为管板厚度的90%,管板长度的10%为钛管与管板的1mm间隙,这种结构用于高盐、高湿空气环境,管板采用复合材料(降低产品成本),钛管与管板容易发生电化学腐蚀,从而导致管板腐蚀,从而导致钛管与管板的连接失效,以及漏水、涡轮发电机故障。


该项目核电动轮发电机空气冷却器的制造技术和重要技术参数,国外目前处于保密阶段,国外空气冷却器中国独资企业也无法制造同类钛管空气冷却器。


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