地热发电用钛合金管的低成本成形技术开发

地热发电用钛合金管的低成本成形技术开发

日本计划建设大规模的地热发电站，必须解决的技术课题之一是提高地下套管的耐久性。目前使用不锈钢管，但它在高温高压环境下易产生腐蚀裂纹，为此开发了钛合金管。管材的成形方法有轧制法、UO压力成形法及压力弯曲法等，前两种方法需用大型设备，不适用小批量生产，为此开发了用小型压力机成形的低成本方法，即用压力机逐次成形的压力弯曲法。需解决的主要问题有:板材成形后两边之间的最优化间隙，以利于焊接;钛板弯曲加工后的反弹，以保证加工件曲率半径的大小及一致性;加工件断面呈多角形的问题。为此进行了一系列的压力弯曲加工实验。实验表明，加大压力可以减少加工件中央部分的显著反弹，以保证最优化的曲率半径。减小送料节距，可避免加工件呈多角形变形，当节距为2 mm时，可在板幅方向获得最佳的曲率半径分布。而对弯曲加工时管轴方向的曲率分布，实验表明当行程为2.5 mm时，除管两端附近外，其余地方的曲率半径与模型一致。加压弯曲虽能得到较好的加工效果，但压力增大后就需要大的压力机。为了降低成本，可采用先加工成比目标曲率大的加工件，在加工件反弹后，再加工到与模型曲率相等的形状。还开发了混合成形法，即弯曲加工和O成形加工相组合的压力成形法。在弯曲加工后，由于材料的反弹，无法放入O型模，因此在中间增加一道压缩工序，即共计三道工序的圆管成形方法。首先探讨了这种成形法的最优化板材(纯钛TP270C，板厚0.8 mm，长50 mm)宽度，并研究了圆管圆周压缩率对圆管加工的影响。结果表明，提高压缩率，可减少圆管两边的间隙(待焊间隙)，同时还可使曲率半径的分布均匀。压缩率还影响加工后加工件的反弹量，因此可调节压缩率使成形形状最佳化。另外，为了减少圆管成形后的直径误差，在焊接时，需要在上下方向对加工件进行约束。

吴全兴摘译自《チタン》