Analyse der Umformprozesse und der mechanischen Leistung von Bögen aus Titanlegierung

TitanlegierungDie Qualität der Rohrbogenformung ist entscheidend für die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Rohrleitungssystems. Seine hohe Streckgrenze, sein großes Streckgrenzenverhältnis, sein schmaler plastischer Verformungsbereich und seine hohe-Temperaturempfindlichkeit gegenüber O-, N- und H-Verunreinigungen schränken herkömmliche Umformverfahren ein.

 

 

 

Das Titan und die Titanrohre auf Lager

 

(I) Schweißformprozess

• Segmentiertes (Garnelen-Taillen-)Schweißen: Beinhaltet das Schweißen mehrerer Abschnitte, mit geringem Ausrüstungsbedarf und der Möglichkeit für Bögen mit großem{1}}Durchmesser. Es verfügt jedoch über zahlreiche Schweißnähte, ist leicht konzentrationsbeanspruchbar, weist eine schlechte Korrosionsbeständigkeit auf, ist anfällig für Leckagen und hat eine kurze Lebensdauer.

 

• Pressplattenschweißen: Reduziert die Anzahl der Schweißnähte und verbessert leicht die Korrosionsbeständigkeit, birgt jedoch weiterhin Schweißrisiken. Es wird nur in kleinen Mengen für Notfälle oder unkritische Pipelines verwendet.

 

(II) Stanzformprozess

• Kaltprägen: Geeignet für die Produktion kleiner-Durchmesser, dünner{1}}er- und Kleinserien- und bietet niedrige Kosten und einfache Prozesse. Zu den Mängeln zählen starke Rückfederung, Verringerung der Wandstärke und Faltenbildung auf der Oberfläche.

 

• Heißprägen: Anpassbar an dickwandige-Bögen mit mittlerem-Durchmesser und gewährleistet eine gute Formqualität. Das Risiko liegt in einer leichten Oxidation aufgrund eines unzureichenden Wärmeschutzes, die die Leistung beeinträchtigt.

 

(III) Hot-Push-Extrusionsformungsprozess

• Prozesskern: Basierend auf dem Prinzip des konstanten Volumens während der plastischen Metallverformung kontrolliert der Dorn die Verformung und das komprimierte Metall im inneren Bogen fließt zum Durchmessererweiterungsbereich, um eine gleichmäßige Wandstärke sicherzustellen. Die Bögen haben ein glattes Aussehen, eine hohe Maßgenauigkeit und können kontinuierlich in Chargen hergestellt werden.

 

• Kernpunkte bilden: Der Rohrrohling befindet sich in einem Spannungszustand aus axialer/radialer Kompression und Umfangsspannung, wobei sich die Verformung im Bauch konzentriert. Durch die Steuerung der Heiztemperatur, der Druckgeschwindigkeit und der Dornparameter können Fehler wie ungleichmäßige Wandstärken, Faltenbildung und Risse vermieden werden.

 

• Anwendungserfolge: Mit dem vom Northwest Institute for Nonferrous Metal Research entwickelten Verfahren können nahtlose Rohrbögen mit einem maximalen Durchmesser von φ219 hergestellt werden, deren Leistung ASTM B363-95 entspricht und die Nachteile des Schweißens und Stanzformens überwindet.

 

(IV) Gussformungsprozess

• Mängel: Anfällig für Porosität, Lunker und Einschlüsse; Wandstärken größer oder gleich 5 mm sind mit herkömmlichen Rohrleitungen nicht kompatibel; Die raue Oberfläche erhöht den Übertragungswiderstand.

 

• Mängel: Die Korrosionsbeständigkeit ist schlechter als die einer Titanknetlegierung und die Kosten sind relativ hoch.

 

(V) Weitere spezielle Umformverfahren

• Kaltextrusion: Geeignet für hoch{0}präzise Bögen mit kleinem{1}Durchmesser, mit gutem Aussehen, hoher Maßhaltigkeit und gleichmäßiger Wandstärke. Es werden hohe Anforderungen an Formen und Rohrrohlinge gestellt, was zu hohen Kosten führt.

 

• Dorn-Warmumformung: Kann Bögen mit verschiedenen Durchmessern herstellen, wobei beim Erhitzen und Drücken eine synchrone Ausdehnung und Biegung erzielt wird, was eine anschließende Wärmebehandlung und Bearbeitung erfordert.

 

• UO-Methode: Titanplatten werden in Form gepresst, wobei der Schwerpunkt auf Bögen mit großem -Durchmesser und dicker Wand- liegt, die für Arbeitsbedingungen geeignet sind, bei denen Rohrrohlinge nicht verwendet werden können.

 

 

(I) Einfluss auf mechanische Eigenschaften

• Schweißen, Umformen: Schweißnähte sind schwach; Grobe Körner in der Hitzeeinflusszone führen zu einer verminderten Leistung; Eigenspannungen führen wahrscheinlich zu Spannungsrisskorrosion.

 

• Stanzen, Umformen: Kaltverfestigung führt zu erhöhter Härte und verringerter Zähigkeit; Die Ansammlung von Rückfederungen beim Kaltprägen führt zu Eigenspannungen, die die strukturelle Stabilität beeinträchtigen.

 

• Hot-Push-Extrusionsformen: Durch die gleichmäßige Warmverformung wird die Struktur verfeinert, und durch die Wärmebehandlung werden Spannungen beseitigt, wodurch eine optimale mechanische Gleichmäßigkeit erreicht wird. Die Festigkeit entspricht der des Grundmetalls und die Dehnungsrate beträgt mindestens 15 %, was den Anforderungen wichtiger Rohrleitungen entspricht.

 

(II) Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit

• Schweißen: Diskontinuierlicher Oxidfilm und Defekte in den Schweißnähten führen zu schlechter Korrosionsbeständigkeit und leichtem Korrosionsaustritt.

 

• Stempeln: Oberflächenfehler beschädigen den Oxidfilm und verstärken die lokale Korrosion.

 

• Hot-Push-Extrusion: Inertgasschutz verhindert Oxidation, was zu einem intakten Oxidfilm und einer glatten Oberfläche führt. Die Korrosionsbeständigkeit ist die gleiche wie die des Grundmetalls und passt sich den Arbeitsbedingungen mit starker Korrosion an. Eine gleichmäßige Wandstärke kann Spannungskorrosion verhindern und die Lebensdauer verlängern.

 

(III) Einfluss auf die Dimensionsstabilität

• Segmentiertes (Garnelen-Taillen-)Schweißen: Kumulierte Fehler beim Schweißen mehrerer Abschnitte führen zu ungleichmäßigen Winkeln und Krümmungen, was die Installation erschwert.

 

• Stanzen, Umformen: Die elastische Rückfederung führt zu Maßabweichungen und erfordert eine Formgebung, die die Kosten erhöht.

 

• Hot-Push-Extrusionsformen: Die präzise Formkontrolle durch den Dorn stellt sicher, dass die Maßtoleranzen HG/T3651-1999 und ANSI B16.9 entsprechen, mit hervorragender Anpassungsfähigkeit bei der Installation.

 

 

• Prozessauswahl

Für wichtige korrosionsbeständige Rohrleitungen werden nahtlose Heißpress-Extrusionsbögen bevorzugt.

Kaltfließpressen wird für kleine{0}Serien, hohe-Präzisionsbögen und Bögen mit kleinem{2}}Durchmesser verwendet.

Das Pressblechschweißen kann in kleinen Mengen für nicht{0}kritische/Notfallszenarien eingesetzt werden.

Segmentierte (Garnelen-Taille) Schweißbögen sind verboten.

 

• Leistungsoptimierung

Optimieren Sie Warmumformparameter durch numerische Simulation, um die Präzision zu verbessern.

Verbessern Sie die Oxidationsschutztechnologie.

Integrieren Sie Umformung und Wärmebehandlung, um Qualität und Effizienz zu steigern.

 

• Qualitätskontrolle

Halten Sie HG/T3651-1999 ein und implementieren Sie eine vollständige Prozesskontrolle, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

 

Als professioneller Hersteller liefert die Ruihang Group hochwertige-Produkte aus Titan und Titanlegierungen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com