钛及钛合金波纹管的应用范围

钛由于优良的综合性能, 被称为21世纪的金属, 钛及钛合金波纹管与不锈钢波纹管的比价虽然很高(10∶1 左右), 但钢制设备寿命只有2～3a,钛制波纹管的使用寿命可达20a以上,几乎不需要修理费用,从长远和综合经济效益看,采用钛制波纹管还是很合算的。目前,由于成本和制造技术等原因,钛及钛合金波纹管在我国还只能在航空、航天和高能物理等高科技行业使用,化工、炼油等行业使用极少。可以预料,随着我国科学技术的发展,钛的应用越来越广泛。

钛波纹管一般用于性能要求较高如质量轻,灵活性高的场合,也用于耐腐蚀性要求高的领域。钛及钛合金波纹管在盐场、化肥厂、碱厂等化工厂中有广泛的应用前景。化工行业对波纹管的耐腐蚀性要求很高,不锈钢已经不能满足实际生产需要,采用钛及钛合金波纹管是一个发展趋势。如碱厂及化工厂用于母液换热时,由于介质中 CL -浓度高, 对不锈钢存在腐蚀,采用钛波纹管可有效地防止腐蚀的发生。如美国某化工厂在输送醋酸的管道中就采用了(254mm)液压成形的钛波形膨胀节;北京某公司针对盐化工及海洋化工领域研制的钛波纹管换热器已应用于一些化工厂中,使用效果良好。

在炼油行业, 使用最多的波纹管是波形膨胀节。炼油工业中催化裂化装置中广泛采用波纹管膨胀节, 炼油行业使用的波纹管(波形膨胀节)对耐腐蚀性要求较高特点是管道直径大, 波纹管容易被腐蚀, 发生破损失效的情况也较多,主要原因是腐蚀破坏, 约占波纹管膨胀节破损失效的 80%。近年来, 随着原油中腐蚀性介质含量的增加, 重油催化裂化工艺技术的发展, 装置操作温度的提高, 波纹管的工作条件愈为苛刻。在炼油厂催化裂化装置中的波形膨胀节, 往往经过一个生产周期, 个别几个月甚至运行数小时就发生了腐蚀破坏而需更换, 严重地影响了设备的安全运行和经济效益的发挥, 成为各炼油厂急待解决的一个问题。为此用钛及钛合金来代替不锈钢应是一个发展趋势,日本一公司已经将钛波形膨胀节用于炼油工业中, 各种性能实验均显示了满意的结果, 为实际应用铺平了道路。

航空航天行业所用的波纹管大多是钛制的,美国某公司生产的大部分产品为钛波纹管,主要采用滚压成形、液压成形和胀压成形方法生产。与不锈钢波纹管相比,钛波纹管具有质量轻, 耐腐蚀的优点。日本原子能协会和高能加速器研究协会, 将钛波纹管连接在陶瓷管路上,有助于减少不必要的应变,减少管路系统的偏差。美国一国家实验室为氚加速器项目开发的质子超导腔,为了在氦容器与超导腔之间保持必须的柔量,使用了焊接钛波纹管,要求钛波纹管在补偿量为1.5mm,深冷温度2.15K时,其循环次数要在40a里达到16000 次 。

鉴于钛与人体有较好的亲和性, 钛波纹管在医疗器械中有很好的应用前景,美国已经将焊接成形的小波距钛波纹管容器用来作为蠕动泵装置中的药物容器。其循环寿命达到10a以上。也可以将钛波纹管作为血泵的工作腔。

日本两家公司共同开发了回收燃气排气中的水蒸汽潜热的设备。即从冷凝水中回收水蒸汽潜热,这种冷凝水中溶入了燃气排气中生成的硝酸、硫酸。因而,在热交换器中流动的是酸性冷凝水,必须使用耐蚀材料,而且要求小型化。为此,采用钛波纹管式换热器可满足这种要求。