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钛外冷器的制造和应用张弛吴献民袁家璞潘日长高和才(大化公司碱厂 大连 116032)摘要 :介绍了钢壳体 、钛复合管板 、钛换热管束外冷器的制造及应用情况 ,通过试验研究和实际应用表明 :其质量良好 ,完全可以替代全钛外冷器 ,除具有全钛外冷器的一切优点外 ,还可节约钛材 、降低造 价 。主题词 :联合制碱 钛外冷器 钛材缝呈银白色 ,经多方面的检查 ,其质量良好 ,完全可以替代全钛外冷器 。我们现将研制应用的 情况作个小结 ,钛外冷器的主要技术参数见表1 ,其结构如图 1 所示 :概况1工业纯钛作为一种新型的防腐材料 ,已被广泛地应用于化学工业中 ,由于钛具有优越的 耐蚀性 ,大连化学工业公司自 1979 年开始设计和研 制 应 用 于 联 碱 工 业 生 产 的 全 钛 外 冷 器 ,1985 年又设计研制一台钢壳体 、钛复合管板 、 钛换热管束的钛外冷器 ,这台外冷器除具备全 钛外冷器的一切优点外 ,并且大大降低了造价 。表 1 钛外冷器主要技术参数2 制造技术的探讨211壳体的制造由于壳体采用低合金钢 ,故与其它钢制容 器的制作大致相同 。212钛复合板的矫平21211钛复合板的技术要求(1) 复合板基层 、复层化学成分 、力学性能 均按各自的有关标准验收 。(2) 保持复合前钛板表面质量 ,复合板钛层 的厚度 复合前厚度的 95 % 。(3) 贴 合 率 95 % , 单 个 不 结 合 区 长 度 图 1 钛外冷器简图1 上锥体 2 加长圈 3 钛复合管板 4 壳体 5钛换热管 6 下锥体钛外冷器的壳体采用手工 、自动电弧焊 ,钛管束采用先胀后手工钨极氩弧焊 ,管束焊后焊序号名 称管 程壳 程123设计压力 M Pa 设计温度 ℃ 介质01210半母液 Ⅱ1163液氨 、气氨4567换热面积 m2 筒体规格 mm 管板规格 mm 列管规格 mm4651600 ×16 ×( 6 + 60)44 ×2 ×6000 ( 602 根)1997 年第 2 期4975 mm ,其面积 45cm2 。(4) 剪切强度 13712M Pa ,弯曲角 120°。(5) 复 合 后 经 矫 平 其 平 直 度 , 瓢 曲 度 ≯3 mm 。21212材料的检验钛复合板的来料尺寸为 1800 ×1800 ×( 6+ 60) ,材料牌号为 A3 —TA2 ,材料的检验为 :(1) 基层 、复层材料化学成分 、力学性能均 符合标准 , 复层 TA2 的化学成分 、力学性能见 表 2 。(2) 复合板钛表面没有缺陷 ,钛层的厚度达 到要求 。(3) 贴合率 98 % 。(4) 剪切强度 21516M Pa ,弯曲角 120°。(5) 复合板平直度 、瓢曲度 ≯3 mm 。内〔1〕, 而 18 —8 型 不 锈 钢 的 比 值 仅 有 014 ～015 ,碳钢的屈强比是 0165 。屈强比大 ,意味着 材料在发生屈服变形时即接近断裂 。由工业纯 钛的塑性图 2〔1〕〔3〕可以看出抗拉强度 (σb ) 的曲 线与屈服强度 (σ0 . 2 ) 的曲线紧挨着 ,说明允许塑 性变形的范围很窄 ,所以工业冷态矫平是十分 困难的 。工业纯钛的弹性模量很小 , 由表 3〔4〕 可看出工业纯钛的弹性模量几乎是 18 —8 型不 锈钢 、低碳钢的一半 ,材料的弹性变形量 (σ弹 =σ0 . 2E ) 是由材料的曲服强度和弹性模数决定的 ,因此钛的变形量要比不锈钢 ,低碳钢大得多 ,用钛和碳钢复合而成的材料的矫平就更加困难 。 由于工业纯钛的特性决定了钛复合板在冷态下矫正可能性不大 ,因而只能采取加热矫平 。表 2 6mm 钛板化学成分 、力学性能表 3 工业纯钛 、18 —8 型不锈钢 、低碳钢的弹性模量料温度称21213复合板的矫平复合板是采用爆炸焊接而成的 ,两板的复 合是靠爆炸瞬间产生的高热 。使其两板界面上 的局部区域金属熔化 、溶合而成的 ,由于两种材料的膨胀量不同 ,因而在爆炸后冷却过程中就会产生内应力 ,引起凹凸不平 ,在爆炸焊接中投 放的炸药量不均匀 ,爆炸时产生的爆炸力不同 ,也可引起板材凹凸不平 ,爆炸基础选择不当时 对板材的平直度也有一定的影响 。复合板复层钛的屈服限较高 ,所以弹性变 形回复也较大 ,这在矫平时要充分考虑〔1〕。工业纯钛的压力加工同其它有色金属不同 ,与碳钢和不锈钢的压力加工技术也不同 ,这主要是 由工业纯钛的某些特性决定的 。工业纯钛的屈7 . 5 ×107 . 0 ×1016 . 8 ×1015 . 1 ×1016 . 6 ×108 . 9 ×10分 析 工 业 纯 钛 的 塑 性 图 ( 图 2 ) 以 及 从 表〔1〕4 中可以看出