鈦管、鈦合金管在冷卻器領(lǐng)域的應(yīng)用概述

鈦及鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕及無磁性等優(yōu)異性能，被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”，廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、電力及船舶等領(lǐng)域。20世紀(jì)50年代以來，鈦已經(jīng)發(fā)展成為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，并成為制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)輪盤和葉片等重要構(gòu)件的首選材料。隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，鈦合金工業(yè)作為起步較晚的新興工業(yè)得到了迅速發(fā)展，尤其是近幾年來，在中國(guó)市場(chǎng)的帶動(dòng)下，國(guó)際鈦合金的產(chǎn)量和市場(chǎng)需求量都經(jīng)歷了一個(gè)高速發(fā)展期，全球近4年的鈦產(chǎn)量翻了一翻。

鈦和鈦合金管的國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)及應(yīng)用

全球鈦材生產(chǎn)國(guó)主要有8個(gè)，根據(jù)產(chǎn)量排名依次是美國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和意大利。近年來，受包括中國(guó)、日本在內(nèi)的亞洲各國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的拉動(dòng)，特別是以中國(guó)為核心的石化、軍工等行業(yè)用鈦量的快速增長(zhǎng)，世界鈦材的需求量迅速增加。每年以兩位數(shù)的幅度增長(zhǎng)。美國(guó)是世界上鈦材需求第一大國(guó)。也是生產(chǎn)第一大國(guó)，2012年產(chǎn)量超過3.5萬噸；俄羅斯鈦材產(chǎn)量居全球第2位，2012年產(chǎn)量在3.0萬t左右；中國(guó)2012年生產(chǎn)鈦材約2.8萬t，且2013年有望突破3.0萬t；日本2012年的產(chǎn)量也達(dá)到了1．9萬t左右；歐洲近兩年鈦材的產(chǎn)量變化不大。不過相比較發(fā)達(dá)國(guó)家在鈦材的深加工及應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)的鈦材發(fā)展還比較粗放，多數(shù)還停留在原材料或粗品加工上，少量具有較高技術(shù)含量的成品主要應(yīng)用于軍品中，由于成本等原因無法向民用領(lǐng)域大規(guī)模推廣。

在國(guó)外，如英國(guó)IMI公司研制的M1834合金、美國(guó)Timet公司研制的Ti-1100鈦合金等鈦合金系列均己成為先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要材料。TIMT公司的ExhaustXT合金、KoBE STEEL公司的Ti- 1.2ASN合金以及NIPPON STEEL公司的TI-lCu-0.5Nb合金等，由于室溫塑性和高溫抗氧化性能較好，已陸續(xù)應(yīng)用于汽車排氣系統(tǒng)。

我國(guó)鈦管、鈦合金管在冷卻器領(lǐng)域的應(yīng)用

目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持高速、健康發(fā)展，為國(guó)內(nèi)鈦工業(yè)的發(fā)展提供了良好的市場(chǎng)環(huán)境。國(guó)內(nèi)化工用鈦、電力用鈦、海洋開發(fā)用鈦、汽車業(yè)用鈦、生物工程用鈦等發(fā)展迅速，尤其是中國(guó)新近開展的大飛機(jī)計(jì)劃也極大地拉動(dòng)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鈦材的需求，這些都成為國(guó)內(nèi)鈦工業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α＿@既是國(guó)內(nèi)鈦合金生產(chǎn)企業(yè)的一次巨大的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也是對(duì)國(guó)內(nèi)鈦合金行業(yè)的一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這都要求鈦合金企業(yè)提高產(chǎn)品的技術(shù)含量、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升自身的管理水平。相信中國(guó)的鈦工業(yè)經(jīng)過幾年的追趕后，能在全球鈦工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮越來越重要的作用。

國(guó)內(nèi)外鈦管冷卻器工藝

國(guó)外鈦管高效空冷器的制造工藝大部分采用浸鋅工藝，由于沒有經(jīng)過鈦管與散熱片擴(kuò)脹（過盈）結(jié)合，在鈦管和散熱片之間的間隙較大，具有較大的傳熱熱阻，對(duì)比同樣的制造工藝，可知該種工藝的傳熱熱阻比內(nèi)部擴(kuò)脹的要大15~25%，也就是空冷卻器的傳熱系數(shù)要下降10~15%。

我國(guó)鈦管、鈦合金管在冷卻器領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸

國(guó)外鈦管與管板之間的連接方式采用常規(guī)的脹接方式，脹接長(zhǎng)度為管板厚度的90%，則管板的10%的長(zhǎng)度是鈦管和管板有1mm的間隙，而該種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高鹽份、高水分的空氣環(huán)境中，對(duì)于管板使用復(fù)合板材料（降低產(chǎn)品的成本）的要求下，鈦管與管板之間易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致管板發(fā)生點(diǎn)腐蝕，從而發(fā)生鈦管與管板之間的連接結(jié)構(gòu)失效，而出現(xiàn)泄漏，使汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障。

該項(xiàng)目核電汽輪發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的制造工藝及關(guān)鍵的工藝參數(shù)，國(guó)外目前處于保密階段，就是國(guó)外空冷器的中國(guó)獨(dú)資企業(yè)也沒有能力制造同類鈦管空氣冷卻器。