Πώς κατασκευάζονται οι σωλήνες τιτανίου: Από σφουγγάρι σε σωλήνα χωρίς ραφή

Βήμα 1: Από μετάλλευμα τιτανίου στο σφουγγάρι τιτανίου

Όλα τα προϊόντα τιτανίου ξεκινούν με σφουγγάρι τιτανίου. Το μετάλλευμα, κυρίως ιλμενίτης ή ρουτίλιο, επεξεργάζεται σε τετραχλωριούχο τιτάνιο και στη συνέχεια ανάγεται με μαγνήσιο ή νάτριο στη διαδικασία Kroll ή Hunter για την παραγωγή πορώδους σπόγγου τιτανίου. Το σφουγγάρι συνθλίβεται και καθαρίζεται για να αφαιρεθούν οι υπολειμματικές ακαθαρσίες. Μόνο το καθαρισμένο σφουγγάρι είναι κατάλληλο για τήξη, επειδή οι ακαθαρσίες επηρεάζουν έντονα τις μηχανικές ιδιότητες και την αντοχή στη διάβρωση του τελικού σωλήνα.

Βήμα 2: Τήξη και χύτευση πλινθωμάτων

Ο καθαρισμένος σφουγγάρι, μαζί με στοιχεία κράματος όπως αλουμίνιο, βανάδιο ή μολυβδαίνιο όταν απαιτείται, συμπιέζεται σε ηλεκτρόδια και τήκεται σε κλίβανο επανατήξης τόξου κενού (VAR) ή κλίβανο δέσμης ηλεκτρονίων. Η τήξη υπό κενό απομακρύνει τα αέρια και τα πτητικά και παράγει ένα ομοιογενές τήγμα. Το λιωμένο τιτάνιο χυτεύεται σε κυλινδρικά πλινθώματα, τα οποία γίνονται η πρώτη ύλη για το ακατέργαστο σωλήνα.

Βήμα 3: Hot Working σε Tube Blanks

Το πλινθίο επεξεργάζεται εν θερμώ με έλαση ή σφυρηλάτηση σε θερμοκρασίες τυπικά πάνω από 900 μοίρες για να διασπαστεί η χυτή δομή και να τελειοποιηθεί το μέγεθος κόκκου. Η προκύπτουσα μπίλια στη συνέχεια τρυπιέται και τυλίγεται ή σφυρηλατείται σε ένα κοίλο ακατέργαστο σωλήνα. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται στάδια ψυχρής εργασίας για να επιτευχθούν οι απαιτούμενες διαστάσεις και ιδιότητες του ακατέργαστου υλικού πριν από την εξώθηση.

Βήμα 4: Εξώθηση χωρίς ραφή σωλήνα

Το ακατέργαστο σωλήνα θερμαίνεται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία για να αυξηθεί η ελατότητα και στη συνέχεια ωθείται μέσω μιας μήτρας υπό υδραυλική πίεση σε μια πρέσα εξώθησης, σχηματίζοντας έναν συνεχή σωλήνα χωρίς ραφή. Η εξώθηση ελέγχεται προσεκτικά για την επίτευξη ακριβών διαστάσεων και των απαιτούμενων μηχανικών ιδιοτήτων και είναι το βασικό βήμα που διακρίνει τη σωλήνωση τιτανίου χωρίς ραφή από τη συγκολλημένη σωλήνωση.

Βήμα 5: ανόπτηση, κρύο σχέδιο και θερμική επεξεργασία

Μετά την εξώθηση, ο σωλήνας ανόπτεται για να εξαλειφθεί η εσωτερική πίεση και να βελτιωθεί η ολκιμότητα. Στη συνέχεια τραβιέται κρύα μέσα από μια σειρά καλουπιών, μειώνοντας σταδιακά τη διάμετρο και το πάχος του τοιχώματος αυξάνοντας παράλληλα το μήκος. Το κρύο σχέδιο βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες και το φινίρισμα της επιφάνειας. Η θερμική επεξεργασία αλλαγής-τελικής φάσης εφαρμόζει ελεγχόμενους κύκλους θέρμανσης και ψύξης για την επίτευξη της επιθυμητής μικροδομής και σκληρότητας, εξισορροπητικής αντοχής και ολκιμότητας για την προβλεπόμενη υπηρεσία.

Βήμα 6: Φινίρισμα και ποιοτικός έλεγχος

Οι εργασίες κατεργασίας και φινιρίσματος φέρνουν τον σωλήνα στις απαιτούμενες διαστάσεις και ποιότητα επιφάνειας χωρίς να αφήνουν ελαττώματα. Εφαρμόζεται αυστηρός ποιοτικός έλεγχος και επιθεώρηση, συμπεριλαμβανομένων ελέγχων διαστάσεων, μέτρησης πάχους τοιχώματος, επιθεώρησης επιφάνειας και, όπου απαιτείται, δοκιμή υδροστατικού ή δινορρευμάτων και χημικής ανάλυσης. Μόνο σωλήνες που πληρούν τις προδιαγραφές απελευθερώνονται για αποστολή.

FAQ

1. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ σωλήνων τιτανίου χωρίς ραφή και συγκολλημένων σωλήνων;

Η σωλήνωση χωρίς ραφή παράγεται με εξώθηση και ψυχρή έλξη από συμπαγές τεμάχιο και δεν έχει διαμήκη συγκόλληση, δίνοντας ομοιόμορφες ιδιότητες γύρω από την περιφέρεια. Οι συγκολλημένοι σωλήνες σχηματίζονται από λωρίδα και συγκολλούνται κατά μήκος, κάτι που μπορεί να είναι πιο οικονομικό για λεπτά τοιχώματα και μεγάλες διαμέτρους.

2. Γιατί η τήξη γίνεται υπό κενό;

Το τηγμένο τιτάνιο αντιδρά εύκολα με το οξυγόνο και το άζωτο σε υψηλή θερμοκρασία. Η τήξη τόξου κενού αφαιρεί αέρια και πτητικά και αποτρέπει τη μόλυνση, η οποία είναι απαραίτητη για την ολκιμότητα, τη συγκολλησιμότητα και την αντοχή στη διάβρωση.

3. Ποια είναι τα κοινά κράματα τιτανίου για σωληνώσεις;

Οι εμπορικά καθαρές ποιότητες (CP1-CP4) χρησιμοποιούνται για σέρβις διάβρωσης, ενώ κράματα όπως Ti-6Al-4V, Ti-3Al-2.5V και Ti-0.2Pd χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται μεγαλύτερη αντοχή ή ειδική αντίσταση στη διάβρωση.

4. Πώς ελέγχεται το πάχος του τοιχώματος του σωλήνα τιτανίου;

Το πάχος του τοιχώματος ρυθμίζεται από τη μήτρα εξώθησης και καθαρίζεται με κρύα περάσματα τραβήγματος, στη συνέχεια επαληθεύεται με υπερηχητική ή μηχανική μέτρηση σε κάθε παρτίδα παραγωγής, με τα αποτελέσματα να αναφέρονται στο πιστοποιητικό επιθεώρησης.

5. Τι επιφανειακή επεξεργασία λαμβάνουν οι σωλήνες τιτανίου;

Το τουρσί σε όξινο διάλυμα αφαιρεί το άλας οξειδίου και το εμπλουτισμένο με οξυγόνο στρώμα-μετά τη θερμική επεξεργασία και εφαρμόζεται επιπλέον μηχανική κατεργασία, στίλβωση ή λείανση όπου καθορίζεται το φινίρισμα της επιφάνειας. Η επιφάνεια πρέπει να είναι απαλλαγμένη από ρωγμές, γρατσουνιές και κοιλώματα πριν από την αποδοχή.