專利名稱:鈦-鋁復合翅片管及制造工藝的制作方法

　　本發明屬于雙金屬復合管。

　　目前國內沿海電廠一般采用銅-鋁復合翅片管作為空氣冷卻器的傳熱元件。這種管子具有良好的傳熱特性，但內層黃銅在污染的冷卻水介質(例海水)中，由于應力腐蝕而產生開裂、泄漏，使用壽命較短，據調查，一般使用三、四年管子即開始泄漏，嚴重的使用一、二年后就開始泄漏(1)，工業純鈦具有優良的耐蝕性能，在國外，已在石油、化工等領域獲廣泛應用，日、美等國一些發電廠海水冷卻系統中也大量采用鈦管(2)，但純鈦管的價格較貴。

　　雙金屬復合管的制造方法有軋制法和拉拔法，軋制法由于軋輥的下壓力和管壁厚度的偏差而容易引起管體長方向復合力不均勻，一般說，軋制成形法即使提高軋輥的下壓力也不能得到充分的復合力，拉拔法要取得很高復合力比較困難，但復合力比較均勻，穩定。兩種方法有一個共同缺點是不能將壓縮殘余應力留在復合管內，所以復合力不可能長期保留在較高的壓應力下，這樣在翅片軋制后其復合力就明顯下降。

　　本發明的目的是提供一種熱交換器用雙金屬復合翅片管，它既具有銅-鋁翅片管那樣良好的傳熱特性，又有鈦材的優良耐蝕性，而制造成本要比純鈦管便宜;本發明的另一個目的是提出一種由熱膨脹系數差別較大的兩種金屬(鈦-鋁)構成的雙金屬復合翅片管的制造工藝，采用這種工藝，復合層能保持較高的復合力，從而具有良好的傳熱特性。

　　本發明為一種雙金屬復合管，由內層鈦管，外層鋁質翅片管構成。作熱交換器傳熱元件用，其實質是內層為耐蝕性優良的鈦管，因而該傳熱元件用于污染的冷卻介質中時不產生由于應力腐蝕造成的開裂，泄漏現象，可延長使用壽命。

　　本發明提出一種鈦-鋁復合翅片管的制造工藝，其工藝流程為來料檢驗-鋁管打頭-清洗-校直-冷拔-復合-切頭-清洗-退火-校直-軋制翅片-清洗-定尺-包裝。

　　該工藝的實質是使復合介面維持高的復合力，從而減小復合層的熱阻，提高傳熱元件的傳熱效率，其關鍵措施是(1)復合管坯在軋制翅片前進行退火熱處理，熱處理條件溫度200-400℃，時間1～2小時。

　　(2)采用軋輥上裝有不同外徑的刀片的軋機軋制翅片，通過調整刀片外徑和角度，不同外徑的刀片產生不同的線速度，使復合管坯受到一個附加的“扭曲”應力。從而避免復合管坯在軋翅時復合力的下降，軋輥數為3，刀片數9～23，刀片外徑80-66毫米。

　　發明詳細敘述如下鈦-鋁復合翅片管圖1為鈦-鋁復合翅片管，縱剖視圖。

　　由內層鈦管1，外層鋁翅片管2構成。

　　鈦-鋁復合翅片管制造工藝(按制造工序順次)1、來料檢驗鈦管質量應符合“冷凝管用無縫鈦管”國家標準要求，管材表面無嚴重擦傷、劃傷;鋁管表面，在低倍金相顯微鏡下觀察時不得有疏松、裂紋、減層、縮尾、夾渣，及金屬間化合物和粗大的光亮結晶，以免翅片產生開裂等現象，復合前鋁管外徑按經驗推導，一般比復合后的鋁管截面積大10-15%。

　　2、鋁管打頭，供拉撥夾鉗。

　　3、為保證復合牢固，鈦管和鋁管復合表面應無灰塵和油污，用YB-5清洗劑配制成5%水溶液清洗，然后立即在60℃水中沖洗干凈。

　　4、校直機校直。

　　5、在一般冷拔機上冷拔復合成鈦-鋁復合管坯，拉拔時鋁管和鈦管的外徑斷面減小率分別為11-15%和1-3%，復合速度4-10米/分，潤滑劑汽缸油。

　　6、復合管坯切頭、清洗7、復合管坯退火熱處理該工序是使翅片管具有高的復合力的關鍵措施之一，是作用是①消除冷拔過程中晶粒長大，避免復合管因時效現象而產生的復合力明顯下降，②利用內管(鈦)具有較大加工回彈性特點，提高復合層的復合力，熱處理條件溫度200-400℃，時間1～2小時，真空氣氛8、管坯校直9、軋制翅片該工序為鈦-鋁復合翅片管制造工藝的關鍵之一，翅片軋制在冷軋機上進行，每一軋輥上裝有直徑不同的刀片，圖2為三輥軋機軋制翅片示意圖。設備由動力電機供給，經變速傳遞給三根互為120°的軋輥，軋輥上裝有三組刀片，復合管坯受刀片切向力作用而螺旋運動，隨著刀片逐漸壓入，迫使金屬進入塑性狀態，并強迫金屬沿著刀片的二側面向上流動，刀片的設計是將變形量逐步分配在各把刀片上，因此管坯在軋輥作用下作螺旋運動前進，經過刀片組，即形成產品所要求的翅片。

　　軋翅成形的主要因素(1)刀片與金屬接觸的摩擦系統，當軋制時潤滑不足或刀片光潔度較差時，金屬向翅高方向流動阻力增大，造成金屬的表層有明顯的粘滯區，從而使翅片高度軋制不足，外形呈多邊形，嚴重情況，會使復合層完全松馳。為此，管坯表面應涂潤滑脂，并使用乳化油冷卻潤滑，同時保證刀片光潔度△。以上;(2)軋制刀片的調整要使管坯在經過軋輥后逐步軋制成形刀片在調整時，三根軋輥上相應同一號刀片要調整到同一條螺旋線上，其螺距應與翅片管螺距一致，并且三根軋輥中心相對于中心線應偏同一角度，這個角度的數值應與翅片管中徑的螺旋角一致(近似標法)，各組刀片間隙應保持一致，從而保證管坯螺旋角按下式計算tgα＝ (t)/(πD2) ，式中α-螺旋角，t-螺距，D2-翅片管中徑;(3)管坯尺寸軋制前管坯外徑由產品規格確定，根據塑性變形體積不變原理，管坯外徑可按下式計算d =Vt ×π4+D21×(1 + μ )]]>式中d-管坯外徑，D1-產品翅片底徑，V-翅片體積，t-翅片螺距，μ-延伸系數。

　　V＝ (πh)/4 〔2(B+b)D1+ 8/3 hB+ 4/3 hb〕+πr2D1(2- (π)/2 )式中 h-翅片高度，B-翅片根部寬度，b-翅片頂部寬度，r-翅片根部園弧半徑。

　　10、*后，翅片管經清洗、定尺、包裝。

　　用本工藝制造的鈦-鋁復合翅片管，用秦山污染海水作耐應力腐蝕試驗，經恒載荷、恒變形和慢應變率試驗二個月，不發生應力腐蝕，應力腐蝕試驗條件介質成份原始秦山海水(Cl

　　5996PPM，PH8.37，導電率16.0×103MV/cm)，再外加NaCl、NaS、NH4Cl，配制成含NaCl 3.5%，S.1Mg/L，NH+42mg/L水溶液，*終PH＝7.6;試驗溫度50℃(燈芯試驗試樣，表面溫度為100±10℃)，試驗方法橫向加力。

　　在翅片管幾何尺寸、冷熱流體條件相同的條件下，對鈦-鋁復合翅片管與銅-鋁復合翅片管作了傳熱特性對比試驗，試驗表明鈦-鋁翅片管具有銅-鋁翅片管同樣的良好傳熱特性。

　　傳熱特性對比試驗鈦-鋁復合翅片管 銅-鋁復合翅片管肋管外徑(毫米) 43.93 43.38基管外徑(毫米) 24.73 24.94內管內徑(毫米) 19.1 18.44鋁管壁厚(毫米) 2.02 2.25內管壁厚(毫米) 0.8 1.0復合力(kg/cm2) 50 16傳熱系數-Kl 17.5u0.48∞15.5u0.48∞生產單位 上海異型鋼管廠 上海電機廠試件長度582毫米，平均翅片厚0.45毫米，翅片間距2.5毫米。

　　該鈦-鋁復合翅片管用于電站冷卻器中，可以避免應力腐蝕產生的內管開裂，泄漏，不但可確保安全發電，而且可省去停產、換管、維修等大量費用和時間。也可作為熱交換器用傳熱元件。用于石油、化工、船舶等領域。

　　圖1為鈦-鋁復合翅片管縱剖視圖其中 1-內層鈦管，2-外層鋁翅片管圖2為三輥軋機軋制翅片示意圖。其中，3-復合管坯，4-軋輥軸，5-刀片，6、翅片管，7-鍵。

　　實施例內管鈦管(AT2)，外徑φ21mm，壁厚0.8mm，外管鋁管(L2)，外徑φ33mm，壁厚5mm，鋁管打頭，然后將鋁管、鈦管清洗、校直后，于拉拔機上冷拉復合，拉拔速度6米/分。

　　模具孔徑φ31mm 道次1次得到鈦-鋁復合管坯，外徑為31mm，經切頭，清洗后，于真空爐內退火熱處理，300℃保溫1小時，此時復合管坯的復合力為173kg/cm2，經校直后，在三輥輥機上軋翅，軋制刀片每組23把，刀片外徑φ80～86mm*終得到翅片管尺寸外徑44mm，翅高10mm，翅距2.5mm，內孔19.4mm，復合力143kg/cm2。

　　權利要求

　　1.一種雙金屬復合管，外層為鋁質翅片管，其特征是內層為鈦管。

　　2.鈦-鋁復合翅管的制造工藝，包括來料檢驗，鋁管打頭、清洗、校直、冷拔復合，切頭、定尺，其特征在于(1)復合管坯在軋制翅片前進行退火熱處理，熱處理條件為溫度200-400℃，時間1～2小時。(2)采用軋輥上裝有不同外徑的刀片的軋機軋制翅片。

　　3.按照權利要求

　　2所述工藝，軋輥數為3。

　　4.按照權利要求

　　2或3所述工藝，每一軋輥上裝有9～23把刀片。

　　5.按照權利要求

　　2或3或4所述工藝，刀片的外徑為80～86毫米。

　　專利摘要

　　熱交換器用鈦—鋁雙金屬復合翅片管及其制造工藝，內層為鈦管，外層為鋁翅片管，用冷拔法制得的鈦—鋁復合管坯，經200—400℃，1～2小時真空熱處理，用軋輥上裝有不同直徑刀片的軋機軋制翅片，刀片直徑80～86毫米，刀片數9～23巴，具有銅—鋁復合翅片管一樣良好的導熱性能和純鈦的耐蝕性能，可用作使用腐蝕性介質的熱交換器的傳熱元件，延長熱交換器使用壽命。

　　文檔編號B21D53/06GKSQ

　　公開日1988年7月6日 申請日期1986年12月13日

　　***顧一新, 蔡維江 申請人:上海異型鋼管廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan