钛合金换热器的生产技术现状及其5大新技术

钛及钛合金换热器生产技术现状和发展趋势

用钛制作换热器具有优良的耐腐蚀性、传热效率高、表面光洁无结垢层、比重小、强度高、设备体积和重量小等特点，钛合金材料广泛应用于航空、宇宙开发、海洋工程、石油、化工、轻工、食品加工、冶金、电子、医药卫生、仪器仪表等部门(见表1)。

钛对氯具有很强的抗腐蚀性。是海水淡化设备换热器的首选材料。目前，管壳式换热器约占全部换热器的70％左右。在强调高效、环保、节能的今天，板式换热器在热交换领域的优势已经日益明显最初板式换热器仅用于食品加工方面，后来在石油化工、制药、造纸、机械、冶金、造船、发电等部门都得到广泛的应用。近几年，在机场、酒店、商厦、轨道交通、船舶等场合，已部分地替代了传统的管壳式热交换器，取得了良好的效果。

1、钛材轧制技术

钛换热器等设备的制造水平与钛板材、带材、卷材的轧制水平有关。国内与国外在钛轧制技术上的差距主要在以下几个方面： 

(1)钛轧制技术：板材、卷材、带材种类不全，国内缺乏薄板、卷材轧制技术及装备。我国钛板的生产还沿用片式生产，不能进行带式生产。更不能实现连轧：国际上普遍采用斜轧穿孔技术制造无缝钛管，而国内仍然延续“铜包套一挤压”制坯技术。我国钛材的成品率与美国差10％以上：生产的薄钛板仍不能满足生产钛焊管的需要。

(2)钛轧制设备：落后于国外，目前仍然不能生产用于制造薄壁钛焊管的板材。这类板材仍依赖进口。钛型材的生产在国内仍为空白。

2、钛材焊接技术

大多数钛合金可以使用氧乙炔焊的方法进行焊接：几乎所有的钛合金均可以使用固态焊接方法，如TIG、MIG、等离子弧焊、激光焊、电子束焊和电阻焊等，进行焊接。其中，以TIG焊和激光焊的焊接质量最好。钛合金激光焊接，因为焊接变形小，生产效率高．而且比电子束焊和TIG焊的自动化程度高，因此，其应用日趋广泛。摩擦焊接因为不会产生气孔，残余应力小，焊接质量高。也适于对钛合金进行焊接。已经用于汽车、潜艇及飞机发动机钛部件焊接。钎焊则用于钛及其合金与其它金属的连接。亦可用于钛及钛合金的微型复杂件的连接。

钛材的焊接技术在钛设备中起着非常重要的作用。未来钛焊接技术的发展方向主要是：易于操作：焊接过程自动化、智能化，从而提高焊接生产率；焊接质量稳定性好节约能源，有利于环境保护等。

3、钛材表面处理技术

任何材料都有它的优缺点，为了进一步达到提高钛合金耐蚀性、耐磨性、抗微动磨损性、高温抗氧化性等目的，对钛合金进行表面处理是进一步扩大钛合金使用范围的有效途径，可以这么说目前对金属的表面处理方法几乎全部应用到了钛合金的表面处理上，包括金属电镀、化学镀、热扩散、阳极氧化、热喷涂、低压离子工艺、电子和激光的表面合金化、非平衡磁控溅射镀膜、离子氮化、PVD法制膜、离子镀膜、纳米技术等。

钛及钛合金表面处理技术从以热渗扩、电镀、真空镀膜等为代表的传统表面强化、耐磨处理技术，发展到现阶段以等离子渗、离子束、电子束、激光束的应用为标志的现代表面处理技术，如表面氮化(气体氮化等离子氮化)、表面渗元素合金化、激光熔覆等。目前．钛及钛合金表面强化技术正朝着多种表面技术的综合应用以及多层复合膜层的研究制备方向发展。

4、钛近净成形技术

钛制品的近净成形技术，是以海绵钛+钛屑或钛及钛合金粉末作为原材料，利用PAM单锭熔炼技术制备铸锭，或粉末冶金等方法制备坯料；然后通过轧制或挤压直接出成品。已广泛用于生产钛合金气门、连杆、简体、高尔夫球头等。因为不需或仅需少量后续加工，在减少产品生产周期和节省原材料的同时，可大大降低生产成本。将会有力推动钛合 金的应用．是今后钛合金成型技术的主要发展方向。

5、钛加工的数值模拟技术

钛及钛合金材料制备过程的计算机模拟技术的发展，对钛合金及其产品的研制和开发，开创了更广阔的空间。先进国家先后展开了对钛及钛合金材料熔炼、铸造以及加工制造过程、热处理等方面的计算机模拟技术的研究和相关软件的设计与开发。通过计算机的模拟计算来设计加工工艺，可以避免传统设计中的许多缺点，节省了人力、物力，同时 极大地提高了新材料制备和加工工艺设计的准确性。