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溫變工況鈦管選型:關(guān)注熱穩(wěn)定性減熱應(yīng)力損傷
發(fā)布日期:[2025-11-25] 點(diǎn)擊率:在溫度波動(dòng)較大的工業(yè)工況中(如石化裝置的加熱冷卻循環(huán)管道、新能源領(lǐng)域的儲(chǔ)能系統(tǒng)管路、航空航天的冷熱介質(zhì)傳輸管等),鈦管會(huì)因溫度反復(fù)升降產(chǎn)生熱脹冷縮。若鈦管熱穩(wěn)定性不足、熱膨脹系數(shù)波動(dòng)大,易在管材內(nèi)部及連接部位形成熱應(yīng)力,長(zhǎng)期累積會(huì)導(dǎo)致鈦管出現(xiàn)變形、開(kāi)裂,甚至與其他設(shè)備的連接松動(dòng),引發(fā)介質(zhì)泄漏、系統(tǒng)故障等問(wèn)題。因此,關(guān)注鈦管的熱穩(wěn)定性至關(guān)重要,在溫度波動(dòng)較大的工況中,需選擇熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定的鈦管,減少熱應(yīng)力損傷,這是保障溫變系統(tǒng)安全運(yùn)行、延長(zhǎng)鈦管使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是溫變場(chǎng)景鈦管選型的核心準(zhǔn)則。
熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定的鈦管,能通過(guò)材質(zhì)特性適配溫度波動(dòng),降低熱應(yīng)力產(chǎn)生。不同材質(zhì)的鈦管熱膨脹性能差異明顯,普通工業(yè)純鈦(如 TA1)雖具備一定耐腐蝕性,但熱膨脹系數(shù)受溫度影響較大,在 - 50℃至 200℃的溫度波動(dòng)區(qū)間,熱膨脹系數(shù)波動(dòng)幅度可達(dá) 15% 以上;而部分鈦合金或經(jīng)過(guò)成分優(yōu)化的鈦管(如 Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V ELI),熱膨脹系數(shù)更穩(wěn)定,在較寬溫度范圍內(nèi)(-100℃至 300℃)波動(dòng)幅度可控制在 8% 以內(nèi),能減少溫度變化引發(fā)的體積伸縮差異。例如在石化裝置的加熱冷卻循環(huán)管道中,介質(zhì)溫度在 50℃至 250℃間頻繁切換,選用 Ti-3Al-2.5V 鈦管,其穩(wěn)定的熱膨脹系數(shù)可避免管材因冷熱交替產(chǎn)生過(guò)大內(nèi)應(yīng)力,而普通 TA1 鈦管使用 6-12 個(gè)月后,易在彎頭、接頭等部位出現(xiàn)應(yīng)力裂紋,需頻繁維修更換。
熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定的鈦管,還能通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化,進(jìn)一步緩解熱應(yīng)力損傷。廠家在生產(chǎn)時(shí)會(huì)結(jié)合鈦管的熱膨脹特性,采用柔性連接設(shè)計(jì)(如加裝膨脹節(jié))或精準(zhǔn)控制管材壁厚均勻度,減少溫度波動(dòng)時(shí)的應(yīng)力集中;同時(shí),通過(guò)均勻熱處理工藝,消除鈦管內(nèi)部的溫度應(yīng)力,提升整體熱穩(wěn)定性。例如在新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的冷熱介質(zhì)傳輸管中,溫度每天在 - 20℃至 180℃間循環(huán),熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定的鈦管搭配膨脹節(jié)使用,可將熱應(yīng)力對(duì)管道的損傷降低 70% 以上,確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行;若選用熱膨脹系數(shù)波動(dòng)大的鈦管,即便加裝膨脹節(jié),也易因管材伸縮量不可控導(dǎo)致膨脹節(jié)過(guò)度拉伸或壓縮,縮短設(shè)備整體壽命。
綜上所述,在溫度波動(dòng)較大的工況中選擇鈦管,需以 “熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定” 為核心標(biāo)準(zhǔn)。選購(gòu)時(shí)需確認(rèn)鈦管材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)參數(shù)(要求提供不同溫度區(qū)間的系數(shù)報(bào)告),優(yōu)先選擇 Ti-3Al-2.5V 等熱穩(wěn)定性優(yōu)良的牌號(hào);同時(shí)關(guān)注是否有適配溫變場(chǎng)景的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),避免因熱應(yīng)力導(dǎo)致的損傷。通過(guò)科學(xué)選型,讓熱穩(wěn)定性強(qiáng)的鈦管適配溫度波動(dòng)環(huán)境,為系統(tǒng)安全運(yùn)行提供可靠支撐,降低運(yùn)維成本與故障風(fēng)險(xiǎn)。