به عنوان یک اتصال دهنده کلیدی در سیستم خط لوله، زانوهای آلیاژ تیتانیوم ارزش کاربردی غیر قابل جایگزینی را در بسیاری از زمینه های صنعتی و عمرانی با مزایای عملکرد جامع خود نشان می دهند. مقاومت عالی در دمای بالا و پایین، استحکام فشار و خستگی عالی، چقرمگی خوب و پایداری حرارتی عالی به طور قابل توجهی در شاخص های عملکرد کلیدی از لوله های پلاستیکی معمولی و برخی از لوله های فلزی پیشی می گیرد. علاوه بر این، زانوییهای آلیاژ تیتانیوم دارای ویژگیهای نصب آسان، هدایت حرارتی بالا و قابلیت بازیافت 100% هستند که نه تنها برای سیستمهای گرمایش از کف با کارایی بالا مناسب هستند، بلکه مطابق با جهت صنعتی تولید سبز و توسعه پایدار هستند.
ویژگی های عملکرد اصلی
خواص فیزیکی و مکانیکی برجسته
زانوهای تیتانیومی، به ویژه آنهایی که توسط فرآیندهای مهر و موم ایجاد می شوند، دارای چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر تغییر شکل بالایی هستند و به طور موثر یکپارچگی و سفتی سازه را تحت بارهای غیرمنتظره یا ضربه های فشاری حفظ می کنند. عملکرد عالی جوشکاری آن (به عنوان مثال، TIG، جوشکاری پلاسما) و سازگاری اتصال مکانیکی، انعطاف پذیری بالایی را برای یکپارچه سازی و نگهداری سیستم فراهم می کند. از نظر رسانایی حرارتی، آلیاژهای تیتانیوم به طور قابل توجهی بالاتر از لوله های پلیمری مانند PB و PP{4}}R هستند که به راندمان انتقال حرارت بالاتر و توزیع یکنواخت تر دما در سیستم های انتقال حرارت مانند گرمایش از کف می انجامد.
از نظر مقاومت فشاری، زانوهای مهر زنی طراحی شده بر اساس استانداردهای ملی دارای تنش طراحی نظری بالایی هستند. با این حال، در کاربردهای گرمایش از کف معمولی، ضخامت دیواره طراحی لوله اغلب یکنواخت تا 2 میلی متر است. تحت این ضخامت دیوار مشترک، انواع لوله های واجد شرایط می توانند الزامات فشار سیستم را برآورده کنند، به طوری که مزیت نظری زانویی آلیاژ تیتانیوم از نظر مقاومت فشاری، تحت این شرایط خاص به تمایز غالب تبدیل نشده است.
سناریوهای قابل اجرا و انتخاب متفاوت هستند
با توجه به سفتی و فشار مختلف{0}} ظرفیت باربری، زانوهای آلیاژ تیتانیوم را می توان به انواع-عمومی و فشار بالا- تقسیم کرد:
زانویی جهانی: با انعطافپذیری مناسب، مناسب برای سیستمهای معمولی انتقال سیال با فشار کاری P کمتر یا مساوی 4 مگاپاسکال و محدوده دمایی وسیع، مانند خطوط لوله فشار کم در صنایع شیمیایی و کشتیها.
-زانو فشار بالا (استاندارد ملی): استحکام قویتر، ظرفیت باربری بالا، طراحی شده برای فشار بالا (تا دهها مگاپاسکال)، دمای بالا و محیطهای خورنده و سایر شرایط کاری سخت، که به طور گسترده در شبکههای خط لوله پتروشیمی، انرژی هستهای، هوافضا{{1} با عملکرد بالا استفاده میشود.
عملکرد حرارتی و سازگاری محیطی
لولههای زانویی تیتانیوم برای سیستمهای گرمایش دارای رسانایی حرارتی بالایی هستند تا از پاسخ حرارتی سریع و صرفهجویی در انرژی اطمینان حاصل کنند. در عین حال، خود ماده دارای مقاومت عالی در برابر ضربه های چرخه ای با دمای بالا و پایین است و می تواند برای مدت طولانی در محیط های سرد شدید یا نوسانات شدید دما به طور پایدار کار کند و از خطر ترک خوردن یا نشت ناشی از خستگی ناشی از استرس حرارتی جلوگیری کند.
فرآیند شکلدهی پیشرفته: هیدروفرمینگ پوسته حلقهای چند{0}
این فرآیند یک فناوری کلیدی برای ساخت زانوهای آلیاژ تیتانیوم با قطر-بزرگ،-دیواره{1}}نازک-با کارایی بالا است و فرآیندهای اصلی آن به شرح زیر است:
خالی کردن و جوشکاری: صفحه آلیاژ تیتانیوم با دقت خالی شده و در یک پوسته چند{0}}منشوری بسته یا فن{1}}شکل جوش داده می شود. در این مرحله، پارامترهای فرآیند جوشکاری باید به شدت کنترل شوند تا اطمینان حاصل شود که کیفیت جوش مطابق با الزامات بعدی شکلگیری فشار بالا{3}}است.
تشکیل فشار داخلی: یک محیط مایع با فشار بالا (مانند امولسیون مبتنی بر آب{{1}) را به حفره داخلی پریفرم جوش داده شده تزریق کنید و منحنی فشار داخلی را دقیقاً از طریق رایانه کنترل کنید.
دگرگونی شکل: بخش پوسته تحت تاثیر فشار داخلی یکنواخت فرآیند تغییر شکل پلاستیکی از چند ضلعی به دایره ای را طی می کند و در نهایت یک پوسته حلقه گرد با ابعاد دقیق و ضخامت دیواره یکنواخت تشکیل می دهد.
عملیات بعدی: پس از عملیات حرارتی (کاهش استرس)، ماشینکاری (پورت ها، اریب ها)، عملیات سطحی (ترشی کردن، پرداخت) و آزمایش غیر مخرب (UT، RT)، زانویی تمام شده ساخته می شود.
فرم اتصال فلنج و آب بندی
زانوهای آلیاژ تیتانیوم اغلب با فلنج متصل می شوند و انواع سطح آب بندی آنها با توجه به شرایط کاری انتخاب می شوند:
برآمدگی (RF): ساختار ساده، پردازش آسان، مناسب برای شرایط کاری معمولی PN کمتر یا مساوی 6.3MPa.
سطح مقعر و محدب (MFM): عملکرد آب بندی بهتر، جلوگیری از اکستروژن واشر از طریق جفت گیری مقعر و محدب، مناسب برای موقعیت هایی که فشار زیاد است یا متوسط مستعد نوسانات است.
سطح اتصال حلقه (RJ): واشر حلقه فلزی برای شرایط کاری شدید دمای بالا، فشار بالا و محیط های بسیار سمی، با بالاترین قابلیت اطمینان آب بندی استفاده می شود.
ارزش استراتژیک و چشم انداز کاربرد مواد
مواد زانویی آلیاژ تیتانیوم متعلق به دسته-مواد ساختاری و مواد کاربردی با عملکرد بالا هستند که باعث تشکیل زنجیره صنعت فناوری با ارزش{1}}بالا میشوند.
فیلد برنامه{0}بالا
صنعت با فناوری پیشرفته: به عنوان یک ماده کلیدی برای دستگاههای کاشتنی زیستپزشکی، دستگاههای نمکزدایی آب دریا، کندانسورهای پیشرفته نیروگاه هستهای راکتور آب تحت فشار، و سیستمهای لولهکشی مایع فضاپیما، استحکام ویژه بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی، و زیست سازگاری ضروری است.
دفاع ملی و صنایع نظامی: قدرت و سیستم های هیدرولیک مورد استفاده در کشتی ها و وسایل نقلیه زرهی می تواند تا حد زیادی قابلیت اطمینان، دوام و سطح سبک وزن تجهیزات را بهبود بخشد.
ارتقاء صنایع سنتی
در سیستم های انتقال رسانه های خورنده در صنایع شیمیایی، شیمیایی نمک، داروسازی و سایر صنایع، زانوهای تیتانیوم می توانند به طور قابل توجهی عمر تجهیزات را افزایش داده و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.
در سیستمهای تامین آب و زهکشی ساختمان بالا و سیستمهای گرمایش استخر با دمای ثابت، دوام و مزایای بهداشتی آن آشکار است.
زانوهای تیتانیوم به دلیل عملکرد عالی جامع، فرآیند هیدروفرمینگ بالغ و سازگاری با کاربرد وسیع، به بخش ضروری و مهم سیستمهای لولهکشی{0}بالا تبدیل شدهاند. توسعه آن نه تنها مستقیماً ایمنی و کارایی سیستمهای انتقال سیال را بهبود میبخشد، بلکه اهمیت استراتژیک بسیار گستردهای برای ارتقای پیشرفت صنایع-فناوری پیشرفته و کمک به تحول و ارتقاء صنایع سنتی دارد. با بهینهسازی هزینههای مواد و پیشرفت مداوم فناوری ساخت، مرزهای کاربرد زانوهای تیتانیوم بیشتر گسترش مییابد.
