地熱發電用鈦合金管的低成本成形技術開發

地熱發電用鈦合金管的低成本成形技術開發

日本計劃建設大規模的地熱發電站，必須解決的技術課題之一是提高地下套管的耐久性。目前使用不銹鋼管，但它在高溫高壓環境下易產生腐蝕裂紋，為此開發了鈦合金管。管材的成形方法有軋制法、UO壓力成形法及壓力彎曲法等，前兩種方法需用大型設備，不適用小批量生產，為此開發了用小型壓力機成形的低成本方法，即用壓力機逐次成形的壓力彎曲法。需解決的主要問題有:板材成形后兩邊之間的最優化間隙，以利于焊接;鈦板彎曲加工后的反彈，以保證加工件曲率半徑的大小及一致性;加工件斷面呈多角形的問題。為此進行了一系列的壓力彎曲加工實驗。實驗表明，加大壓力可以減少加工件中央部分的顯著反彈，以保證最優化的曲率半徑。減小送料節距，可避免加工件呈多角形變形，當節距為2 mm時，可在板幅方向獲得最佳的曲率半徑分布。而對彎曲加工時管軸方向的曲率分布，實驗表明當行程為2.5 mm時，除管兩端附近外，其余地方的曲率半徑與模型一致。加壓彎曲雖能得到較好的加工效果，但壓力增大后就需要大的壓力機。為了降低成本，可采用先加工成比目標曲率大的加工件，在加工件反彈后，再加工到與模型曲率相等的形狀。還開發了混合成形法，即彎曲加工和O成形加工相組合的壓力成形法。在彎曲加工后，由于材料的反彈，無法放入O型模，因此在中間增加一道壓縮工序，即共計三道工序的圓管成形方法。首先探討了這種成形法的最優化板材(純鈦TP270C，板厚0.8 mm，長50 mm)寬度，并研究了圓管圓周壓縮率對圓管加工的影響。結果表明，提高壓縮率，可減少圓管兩邊的間隙(待焊間隙)，同時還可使曲率半徑的分布均勻。壓縮率還影響加工后加工件的反彈量，因此可調節壓縮率使成形形狀最佳化。另外，為了減少圓管成形后的直徑誤差，在焊接時，需要在上下方向對加工件進行約束。

吳全興摘譯自《チタン》