地热发电用钛合金管的低成本成形技术开发

2012-02-14 21:21吴全兴
钛工业进展 2012年4期
关键词:压缩率圆管压力机

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》

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