Analýza procesů tváření a mechanického výkonu kolen z titanové slitiny

Titanová slitinakvalita tvarování kolen je rozhodující pro bezpečnost, spolehlivost a životnost potrubního systému. Jeho vysoká mez kluzu, vysoký poměr kluzu, úzký rozsah plastické deformace a vysoká -citlivost vůči kontaminaci O, N, H omezují tradiční tvářecí procesy.

 

 

 

Titanové a titanové trubky skladem

 

(I) Proces tváření svařováním

• Segmentované svařování (pasu krevet).: Zahrnuje více{0}}sekční svařování, vyznačuje se nízkými požadavky na vybavení a schopností pro kolena velkého-průměru. Má však četné svarové švy, snadno se koncentruje, vykazuje špatnou odolnost proti korozi, je náchylný k netěsnostem a má krátkou životnost.

 

• Press Plate Welding: Snižuje počet svarových švů a mírně zlepšuje odolnost proti korozi, ale stále přináší rizika svařování. Používá se pouze v malých množstvích pro nouzové nebo -nekritické potrubí.

 

(II) Proces tváření lisováním

• Lisování za studena: Vhodné pro malo-průměrovou, tenkostěnnou-a malo-sériovou výrobu, nabízí nízké náklady a jednoduché procesy. Mezi jeho vady patří velké odpružení, zmenšení tloušťky stěny a zvrásnění povrchu.

 

• Horké ražení: Přizpůsobitelné pro tlustostěnná kolena a kolena středního{1}}průměru, zajišťující dobrou kvalitu tvarování. Riziko spočívá ve snadné oxidaci v důsledku nesprávné tepelné ochrany, která ovlivňuje výkon.

 

(III) Proces tváření vytlačováním za tepla

• Procesní jádro: Na základě principu konstantního objemu během plastické deformace kovu řídí trn deformaci a stlačený kov ve vnitřním oblouku proudí do oblasti rozšíření průměru, aby byla zajištěna stejnoměrná tloušťka stěny. Kolena mají hladký vzhled, vysokou rozměrovou přesnost a lze je vyrábět kontinuálně v dávkách.

 

• Formování klíčových bodů: Polotovar trubky je v napjatém stavu axiálního/radiálního tlaku a obvodového napětí, s deformací soustředěnou v břiše. Regulací teploty ohřevu, rychlosti tlačení a parametrů trnu lze předejít defektům, jako je nerovnoměrná tloušťka stěny, zvrásnění a praskání.

 

• Úspěchy aplikace: Proces vyvinutý Severozápadním institutem pro výzkum neželezných kovů může vyrábět bezešvá kolena s maximálním průměrem φ219, jejichž výkon splňuje ASTM B363-95, řešící nevýhody svařování a lisování.

 

(IV) Proces tváření lití

• Vady: Sklon k poréznosti, smršťovacím dutinám a inkluzím; tloušťka stěny 5 mm nebo větší je nekompatibilní s konvenčním potrubím; hrubý povrch zvyšuje přenosový odpor.

 

• Nedostatky: Odolnost proti korozi je nižší než u tvářené titanové slitiny a cena je relativně vysoká.

 

(V) Jiné speciální tvářecí procesy

• Vytlačování za studena: Vhodné pro vysoce-přesné a malé{1}}průměrové kolena, vyznačující se dobrým vzhledem, vysokou rozměrovou přesností a rovnoměrnou tloušťkou stěny. Má vysoké požadavky na formy a polotovary trubek, což má za následek vysoké náklady.

 

• Tváření trnu za tepla: Schopnost vyrábět kolena různých průměrů, realizovat synchronní roztahování a ohýbání při ohřevu a zatlačování, vyžadující následné tepelné zpracování a obrábění.

 

• Metoda UO: Titanové desky jsou lisovány do tvaru se zaměřením na kolena velkého -průměru a silné{1}}stěny, vhodná pro pracovní podmínky, kde nelze použít polotovary trubek.

 

 

(I) Vliv na mechanické vlastnosti

• Tváření svařováním: Svary jsou slabé; hrubá zrna v zóně ovlivněné teplem-vedou ke snížení výkonu; zbytkové napětí pravděpodobně vyvolá korozní praskání pod napětím.

 

• Formování lisováním: Pracovní kalení má za následek zvýšenou tvrdost a sníženou houževnatost; akumulace zpětného odpružení při lisování za studena způsobuje zbytkové napětí, které ovlivňuje stabilitu konstrukce.

 

• Formování vytlačováním za tepla: Rovnoměrná deformace za tepla zjemňuje strukturu a tepelné zpracování eliminuje pnutí a dosahuje optimální mechanické jednotnosti. Pevnost je stejná jako u základního kovu a poměr prodloužení je větší nebo rovna 15 %, což splňuje požadavky klíčových potrubí.

 

(II) Vliv na odolnost proti korozi

• Svařování: Nespojitý oxidový film a defekty ve svarech vedou ke špatné odolnosti proti korozi a snadnému úniku korozi.

 

• Lisování: Povrchové vady poškozují oxidový film a zhoršují místní korozi.

 

• Vytlačování za tepla: Ochrana inertním plynem zabraňuje oxidaci, výsledkem je neporušený oxidový film a hladký povrch. Odolnost proti korozi je stejná jako u základního kovu, přizpůsobuje se silným korozním pracovním podmínkám; rovnoměrná tloušťka stěny může zabránit korozi způsobené namáháním a prodloužit životnost.

 

(III) Vliv na rozměrovou stabilitu

• Segmentované svařování (pasu krevet).: Kumulativní chyby z více{0}}svařování způsobují nerovnoměrné úhly a zakřivení, což ztěžuje instalaci.

 

• Formování lisováním: Elastické odpružení vede k rozměrovým odchylkám, které vyžadují tvarování pro zvýšení nákladů.

 

• Formování vytlačováním za tepla: Přesná kontrola tvaru trnem zajišťuje, že rozměrové tolerance splňují HG/T3651-1999 a ANSI B16.9 s vynikající přizpůsobivostí instalace.

 

 

• Výběr procesu

U hlavních potrubí odolných proti korozi- se upřednostňují bezešvá kolena vytlačovaná za tepla.

Vytlačování za studena se používá pro malé-sériové, vysoce-přesné a malé-průměrové kolena.

Svařování lisovacích desek lze v malých množstvích použít pro ne-kritické/nouzové scénáře.

Segmentované (pas krevety) svářečské lokty jsou zakázány.

 

• Optimalizace výkonu

Optimalizujte parametry práce za tepla pomocí numerické simulace pro zvýšení přesnosti.

Vylepšete technologii ochrany proti oxidaci.

Integrujte tváření a tepelné zpracování pro zvýšení kvality a účinnosti.

 

• Kontrola kvality

Dodržujte HG/T3651-1999 a implementujte úplné řízení procesu, abyste zajistili bezpečný provoz.

 

Ruihang Group jako profesionální výrobce dodává vysoce-kvalitní titan a titanové slitiny. Pro více podrobností nás prosím kontaktujte prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com