专利名称:钛-铝复合翅片管及制造工艺的制作方法

　　本发明属于双金属复合管。

　　目前国内沿海电厂一般采用铜-铝复合翅片管作为空气冷却器的传热元件。这种管子具有良好的传热特性，但内层黄铜在污染的冷却水介质(例海水)中，由于应力腐蚀而产生开裂、泄漏，使用寿命较短，据调查，一般使用三、四年管子即开始泄漏，严重的使用一、二年后就开始泄漏(1)，工业纯钛具有优良的耐蚀性能，在国外，已在石油、化工等领域获广泛应用，日、美等国一些发电厂海水冷却系统中也大量采用钛管(2)，但纯钛管的价格较贵。

　　双金属复合管的制造方法有轧制法和拉拔法，轧制法由于轧辊的下压力和管壁厚度的偏差而容易引起管体长方向复合力不均匀，一般说，轧制成形法即使提高轧辊的下压力也不能得到充分的复合力，拉拔法要取得很高复合力比较困难，但复合力比较均匀，稳定。两种方法有一个共同缺点是不能将压缩残余应力留在复合管内，所以复合力不可能长期保留在较高的压应力下，这样在翅片轧制后其复合力就明显下降。

　　本发明的目的是提供一种热交换器用双金属复合翅片管，它既具有铜-铝翅片管那样良好的传热特性，又有钛材的优良耐蚀性，而制造成本要比纯钛管便宜;本发明的另一个目的是提出一种由热膨胀系数差别较大的两种金属(钛-铝)构成的双金属复合翅片管的制造工艺，采用这种工艺，复合层能保持较高的复合力，从而具有良好的传热特性。

　　本发明为一种双金属复合管，由内层钛管，外层铝质翅片管构成。作热交换器传热元件用，其实质是内层为耐蚀性优良的钛管，因而该传热元件用于污染的冷却介质中时不产生由于应力腐蚀造成的开裂，泄漏现象，可延长使用寿命。

　　本发明提出一种钛-铝复合翅片管的制造工艺，其工艺流程为来料检验-铝管打头-清洗-校直-冷拔-复合-切头-清洗-退火-校直-轧制翅片-清洗-定尺-包装。

　　该工艺的实质是使复合介面维持高的复合力，从而减小复合层的热阻，提高传热元件的传热效率，其关键措施是(1)复合管坯在轧制翅片前进行退火热处理，热处理条件温度200-400℃，时间1～2小时。

　　(2)采用轧辊上装有不同外径的刀片的轧机轧制翅片，通过调整刀片外径和角度，不同外径的刀片产生不同的线速度，使复合管坯受到一个附加的“扭曲”应力。从而避免复合管坯在轧翅时复合力的下降，轧辊数为3，刀片数9～23，刀片外径80-66毫米。

　　发明详细叙述如下钛-铝复合翅片管图1为钛-铝复合翅片管，纵剖视图。

　　由内层钛管1，外层铝翅片管2构成。

　　钛-铝复合翅片管制造工艺(按制造工序顺次)1、来料检验钛管质量应符合“冷凝管用无缝钛管”国家标准要求，管材表面无严重擦伤、划伤;铝管表面，在低倍金相显微镜下观察时不得有疏松、裂纹、减层、缩尾、夹渣，及金属间化合物和粗大的光亮结晶，以免翅片产生开裂等现象，复合前铝管外径按经验推导，一般比复合后的铝管截面积大10-15%。

　　2、铝管打头，供拉拨夹钳。

　　3、为保证复合牢固，钛管和铝管复合表面应无灰尘和油污，用YB-5清洗剂配制成5%水溶液清洗，然后立即在60℃水中冲洗干净。

　　4、校直机校直。

　　5、在一般冷拔机上冷拔复合成钛-铝复合管坯，拉拔时铝管和钛管的外径断面减小率分别为11-15%和1-3%，复合速度4-10米/分，润滑剂汽缸油。

　　6、复合管坯切头、清洗7、复合管坯退火热处理该工序是使翅片管具有高的复合力的关键措施之一，是作用是①消除冷拔过程中晶粒长大，避免复合管因时效现象而产生的复合力明显下降，②利用内管(钛)具有较大加工回弹性特点，提高复合层的复合力，热处理条件温度200-400℃，时间1～2小时，真空气氛8、管坯校直9、轧制翅片该工序为钛-铝复合翅片管制造工艺的关键之一，翅片轧制在冷轧机上进行，每一轧辊上装有直径不同的刀片，图2为三辊轧机轧制翅片示意图。设备由动力电机供给，经变速传递给三根互为120°的轧辊，轧辊上装有三组刀片，复合管坯受刀片切向力作用而螺旋运动，随着刀片逐渐压入，迫使金属进入塑性状态，并强迫金属沿着刀片的二侧面向上流动，刀片的设计是将变形量逐步分配在各把刀片上，因此管坯在轧辊作用下作螺旋运动前进，经过刀片组，即形成产品所要求的翅片。

　　轧翅成形的主要因素(1)刀片与金属接触的摩擦系统，当轧制时润滑不足或刀片光洁度较差时，金属向翅高方向流动阻力增大，造成金属的表层有明显的粘滞区，从而使翅片高度轧制不足，外形呈多边形，严重情况，会使复合层完全松驰。为此，管坯表面应涂润滑脂，并使用乳化油冷却润滑，同时保证刀片光洁度△。以上;(2)轧制刀片的调整要使管坯在经过轧辊后逐步轧制成形刀片在调整时，三根轧辊上相应同一号刀片要调整到同一条螺旋线上，其螺距应与翅片管螺距一致，并且三根轧辊中心相对于中心线应偏同一角度，这个角度的数值应与翅片管中径的螺旋角一致(近似标法)，各组刀片间隙应保持一致，从而保证管坯螺旋角按下式计算tgα＝ (t)/(πD2) ，式中α-螺旋角，t-螺距，D2-翅片管中径;(3)管坯尺寸轧制前管坯外径由产品规格确定，根据塑性变形体积不变原理，管坯外径可按下式计算d =Vt ×π4+D21×(1 + μ )]]>式中d-管坯外径，D1-产品翅片底径，V-翅片体积，t-翅片螺距，μ-延伸系数。

　　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-翅片根部宽度，b-翅片顶部宽度，r-翅片根部园弧半径。

　　10、*后，翅片管经清洗、定尺、包装。

　　用本工艺制造的钛-铝复合翅片管，用秦山污染海水作耐应力腐蚀试验，经恒载荷、恒变形和慢应变率试验二个月，不发生应力腐蚀，应力腐蚀试验条件介质成份原始秦山海水(Cl

　　5996PPM，PH8.37，导电率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，*终PH＝7.6;试验温度50℃(灯芯试验试样，表面温度为100±10℃)，试验方法横向加力。

　　在翅片管几何尺寸、冷热流体条件相同的条件下，对钛-铝复合翅片管与铜-铝复合翅片管作了传热特性对比试验，试验表明钛-铝翅片管具有铜-铝翅片管同样的良好传热特性。

　　传热特性对比试验钛-铝复合翅片管 铜-铝复合翅片管肋管外径(毫米) 43.93 43.38基管外径(毫米) 24.73 24.94内管内径(毫米) 19.1 18.44铝管壁厚(毫米) 2.02 2.25内管壁厚(毫米) 0.8 1.0复合力(kg/cm2) 50 16传热系数-Kl 17.5u0.48∞15.5u0.48∞生产单位 上海异型钢管厂 上海电机厂试件长度582毫米，平均翅片厚0.45毫米，翅片间距2.5毫米。

　　该钛-铝复合翅片管用于电站冷却器中，可以避免应力腐蚀产生的内管开裂，泄漏，不但可确保安全发电，而且可省去停产、换管、维修等大量费用和时间。也可作为热交换器用传热元件。用于石油、化工、船舶等领域。

　　图1为钛-铝复合翅片管纵剖视图其中 1-内层钛管，2-外层铝翅片管图2为三辊轧机轧制翅片示意图。其中，3-复合管坯，4-轧辊轴，5-刀片，6、翅片管，7-键。

　　实施例内管钛管(AT2)，外径φ21mm，壁厚0.8mm，外管铝管(L2)，外径φ33mm，壁厚5mm，铝管打头，然后将铝管、钛管清洗、校直后，于拉拔机上冷拉复合，拉拔速度6米/分。

　　模具孔径φ31mm 道次1次得到钛-铝复合管坯，外径为31mm，经切头，清洗后，于真空炉内退火热处理，300℃保温1小时，此时复合管坯的复合力为173kg/cm2，经校直后，在三辊辊机上轧翅，轧制刀片每组23把，刀片外径φ80～86mm*终得到翅片管尺寸外径44mm，翅高10mm，翅距2.5mm，内孔19.4mm，复合力143kg/cm2。

　　权利要求

　　1.一种双金属复合管，外层为铝质翅片管，其特征是内层为钛管。

　　2.钛-铝复合翅管的制造工艺，包括来料检验，铝管打头、清洗、校直、冷拔复合，切头、定尺，其特征在于(1)复合管坯在轧制翅片前进行退火热处理，热处理条件为温度200-400℃，时间1～2小时。(2)采用轧辊上装有不同外径的刀片的轧机轧制翅片。

　　3.按照权利要求

　　2所述工艺，轧辊数为3。

　　4.按照权利要求

　　2或3所述工艺，每一轧辊上装有9～23把刀片。

　　5.按照权利要求

　　2或3或4所述工艺，刀片的外径为80～86毫米。

　　专利摘要

　　热交换器用钛—铝双金属复合翅片管及其制造工艺，内层为钛管，外层为铝翅片管，用冷拔法制得的钛—铝复合管坯，经200—400℃，1～2小时真空热处理，用轧辊上装有不同直径刀片的轧机轧制翅片，刀片直径80～86毫米，刀片数9～23巴，具有铜—铝复合翅片管一样良好的导热性能和纯钛的耐蚀性能，可用作使用腐蚀性介质的热交换器的传热元件，延长热交换器使用寿命。

　　文档编号B21D53/06GKSQ

　　公开日1988年7月6日 申请日期1986年12月13日

　　***顾一新, 蔡维江 申请人:上海异型钢管厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan