1、前言

由于鈦及鈦合金具有優異的耐腐蝕性能，被廣泛運用于石油化工、冶金、氯堿、制鹽、電鍍等行業之中。因為鈦材價格比較昂貴，但使用壽命長，維修方便、費用低，性能穩定，有利于環境保護，從而獲得了很高的經濟效益和社會效益。

我國每年生產的鈦材約70％~80％用于民品，民品的60％~70％用于石油化工、冶金、氯堿、制鹽、電鍍等行業之中，其中40％~50％是管材。管材主要用于換熱器的制作，即：列管換熱器和盤管換熱器，盤管換熱器采用螺旋式換熱，換熱效率高，加工成本低，適用范圍廣，所以鈦盤管換熱器前景十分看好。

鈦盤管換熱器的制作工藝比較簡單，但模具尺寸確定非常繁瑣。每加工一個規格的盤管，反復試制許多次才能確定要求盤管直徑的模具尺寸，既浪費材料、又消耗時問。如果能很快確定要求盤管直徑的模具尺寸，則事半而功倍，所以通過試驗，找出規律，得出經驗公式，為以后制造鈦盤管換熱器提供幫助。

2、試驗條件

2.1 材料

采用寶雞鈦業股份有限公司生產的鈦管(TA2)，鈦管符合標準GB／T 3625-1995。

2.2 試驗設備

盤管機(轉速：6r/min功率：7 kW)、模具自制如圖1所示。

2.3 工藝路線

鈦管復檢、焊接直管、焊縫著色、繞制、捆綁、焊接、檢查、入庫。

2.4 方法

將鈦管接長，長度約為3倍展開周長，一頭固定模具上，用定輪支撐，開動盤管機，繞制。

3、試驗結果及討論

3.1 成型原理分析

鈦管彎曲時應力如圖2所示。

σ=-Ey/ρ

彎曲時，截面上一點的正應力與此點到中性軸成正比。A點受最大壓應力(-)，B點受最大拉應力(+)。鈦管卸載后，產生應力變形。

鈦管彎曲成型是鈦材塑性和彈性相結合的加工工藝，鈦管在彎曲過程中，彎曲部分內側受壓，外側

受拉，一部分產生彈性變形，另一部分產生塑性變形。當被彎的鈦管卸載后，彈性變形部分力圖使鈦

管恢復原狀而回彈，彈性回彈使鈦管彎曲角度、半徑發生變化，變化的差值為回彈量。

3.2 試驗數據結果

（1）鈦管φ50×2.5(冷加工)，試驗數據見表1，圖3，4。

（2）鈦管φ60×2.5(冷加工)，試驗數據見表2，圖5，6。

（3）鈦管φ38×2(冷加工)，試驗數據見表3。

（4）鈦管φ25×2(熱加工)，試驗數據見表4，圖7。

（5）鈦管φ60×2.5(1，3充沙子、冷加工；2，4不充沙子、冷加工)，試驗數據見表5。

從表1～5中分別可以看出：

（1）彎曲中徑Y與展開中徑的X關系，即：Y=KX，K≈0.83～0.93。

（2）彎曲中徑Y愈大，回彈量愈大。

（3）加工溫度愈高，回彈量愈小。

（4）當展開中徑較小時，鈦管必須充沙彎曲，否則彎管容易產生壓扁、褶皺等缺陷。

（5）充沙子彎曲，對回彈量影響不大。

回彈量對加工精度影響很大，所以模具尺寸確定要足夠重視，否則費時、費力、費材料。影響回彈

量的主要因素有：

（1）鈦管力學性能：彈性模量E愈低，屈服強度σ愈高，回彈量愈大。在鈦管變形過程中，鈦彈性模量小，彈性變形量( σ彈=σ/E)大；屈服強度高，達到屈服點所產生的塑性變形量小。

（2）鈦管的冷作硬化：硬化程度愈高，回彈量愈大。

（3）彈性變形程度：彎曲半徑愈小，回彈量愈小。

（4）加工溫度：回彈量隨溫度的升高，而降低，因為溫度升高，鈦材的強度急劇下降。

3.3 驗證

我公司為某化工廠生產直徑X=1600，1800，2000盤管加熱器(TA2、鈦管φ57×2.5)，當時取：K

= 0.84算出彎曲中徑為Y=KX=1344，1512，1680，模具外徑為(Y-57)=1287，1455，1623，通過冷加

工成形，實測尺寸分別為：1590，1795，2000，通過捆綁校形一次成型。

4、結論

從以上試驗數據及實際驗證中(共20組數據)中可以得出(見圖8)：鈦盤管加熱器(TA2)冷加工成型時，彎曲中徑y與展開中徑 成正比關系，即：Y=KX，K≈0.83～0.93。因鈦管材質、壁厚、退火程度、展開中徑大于3m、熱加工等對回彈量的影響，還有待于探討。目前，我公司生產直徑3 m以下盤管加熱器(TA2)，可一次確定模具尺寸，既提高了生

產效率，又降低了生產成本。

相關鏈接