צינור מרותך בתפר ישר של טיטניום וסגסוגת טיטניום (להלן "צינור מרותך טיטניום") מרותך על ידי גלגול רצועה מגולגלת של טיטניום וסגסוגת טיטניום או צלחת רחבה לצורת צינור. ציוני סגסוגת טיטניום בארצות הברית כוללים בעיקר את Gr.1, Gr.2 ו- Gr 12. מותגי סגסוגת טיטניום המקומיים כוללים בעיקר את TA1, TA2 ו-TA10.
זרימת תהליך הייצור של צינור מרותך טיטניום היא כדלקמן: פתיחת רצועת טיטניום → ריתוך קת גזירה → אחסון לופר → ניקוי רצועות טיטניום → יצירת צורת צינור → ריתוך → זיהוי פגם בזרם מערבול של ריתוכים → קוטר מוגדר מראש → חישול מקוון → גודל עדין/יישור זרם לייזר flaw → זיהוי קוד לייזר מקוון ריסוס ← חיתוך באורך קבוע ← זיהוי פגמים קולי ← גודל עדין/ראש שטוח ← בדיקת אטימות אוויר ← בדיקת מוצר מוגמר ← אריזה ואחסנה.
1. פיתוח תעשיית צינורות מרותך טיטניום מקומית בשנים האחרונות
בשל אילוצי חומרי הגלם וטכנולוגיית העיבוד, טכנולוגיית הייצור של צינור מרותך טיטניום נמצאת בידי יצרנים מקצועיים ביפן, ארצות הברית, צרפת, רוסיה ומדינות נוספות במשך שנים רבות. הפיתוח של צינור מרותך טיטניום בסין התחיל מאוחר בהשוואה למוצרי עיבוד טיטניום אחרים, והפיתוח המוקדם היה איטי יחסית. למרות שצינור ללא תפר של טיטניום התחיל מוקדם יותר בסין, היישום שלו מוגבל בשל הליכי העיבוד הרבים שלו, מחזור הייצור הארוך, היעילות הנמוכה והעלות הגבוהה. עם זאת, לצינור מרותך טיטניום יש יעילות ייצור גבוהה ותפוקה, ותכונותיו כגון הרחבת צינור וכיפוף דומות לאלו של צינור ללא תפר. לכן, כמות הצינורות המרותכים מטיטניום בבית ומחוצה לה עולה משנה לשנה, ויישומה במעבה תחנות כוח גדל מיום ליום.
בשלב המוקדם של פיתוח צינור מרותך טיטניום, למרות שסין הציגה קו ייצור אוטומטי שלם של צינור מרותך טיטניום בקוטר קטן מחו"ל, וסיים את ההיסטוריה של חוסר היכולת של סין לייצר צינור מרותך טיטניום, הייצור של צינור מרותך טיטניום בסין באותה תקופה היה תלוי לחלוטין ביבוא של סלילי רצועות טיטניום, והוא לא היה מסוגל לספק{0} רצועות טיטניום ריקות. במקביל, מחיר המכירה של סלילי רצועות טיטניום בחו"ל היה גבוה, כך שהייצור של צינור מרותך טיטניום בסין נבלם; בנוסף, בשל ההשפעות המרובות של כניסת טכנולוגיה ועיכול וקשיים ברכישת חומרי גלם, צינור מרותך טיטניום ביתי לא באמת הצליח לייצר בקבוצות, ושוק הצינורות המרותכים בטיטניום המקומי לא ממש נוצר באותה תקופה.
בעשר השנים האחרונות, ההתפתחות המהירה של תעשיית הצינורות המרותכים בטיטניום בסין נובעת בעיקר מפריצת הדרך הגדולה בטכנולוגיית הייצור של סליל רצועת טיטניום, חומר הגלם של צינור מרותך טיטניום בסין. מחווני הביצועים הטכניים ויציבות האיכות של סליל רצועת טיטניום קר וחם מגולגל ביתי יכולים לעמוד בדרישות של צינור מרותך טיטניום.
תחום היישום של צינור מרותך טיטניום מתרחב ברציפות. צינור מרותך טיטניום הפך תחליף לצינור נירוסטה, צינור סגסוגת ניקל נחושת וצינור טיטניום ללא תפרים בתעשיות רבות. לאחר מספר שנים של פיתוח, צינור מרותך מטיטניום ביתי פרץ סדרה של תהליכים מרכזיים וצווארי בקבוק טכניים, ונמצא בשימוש נרחב בחשמל, מיזוג אוויר, התפלה, ציוד לטיפול במים ותחומים אחרים. בנוסף, גם צינורות מרותכים מטיטניום מקומיים יוצאו בקבוצות. ניתן לראות שתהליך הייצור ורמת האיכות של צינור טיטניום מרותך מקומי שופרו מאוד.
2. יתרונות מקיפים של צינור מרותך טיטניום
בסין, טכנולוגיית הייצור של צינורות טיטניום בעלי חוזק נמוך וסגסוג נמוך היא בוגרת יחסית. במונחים של צינורות הדורשים עמידות בלחץ גבוה ולחץ מבני, משתמשים בדרך כלל בצינורות טיטניום ללא תפרים בעלי דופן עבה. עם זאת, בשל התפוקה הנמוכה של צינור טיטניום ללא תפר, תקופת אספקה ארוכה וגורמים אחרים, פיתוח נמרץ של צינור מרותך טיטניום הפך למגמה של תעשיית צינורות טיטניום. בהשוואה לצינור ללא תפר של טיטניום, לצינור מרותך טיטניום יש יתרונות מקיפים יותר ויותר ברורים. ביפן, ארצות הברית, אירופה ומדינות ואזורים אחרים, צינור מרותך טיטניום מחליף בהדרגה צינור מגולגל טיטניום.
2.1 מאפיינים מכניים של צינור מרותך טיטניום וצינור ללא תפר טיטניום זהים בעצם
אם ניקח לדוגמא צינורות טיטניום וסגסוגת טיטניום עבור מחליפי חום ומעבים, התקן הלאומי הוא GB/T 3625-2007, והתקן האמריקאי הוא ASTM B338. יש הבדל קטן, אפילו זהה, בין צינורות מרותכים טיטניום וצינורות טיטניום ללא תפר מבחינת הרכב כימי, תכונות מכניות ותכונות תהליך. עם ההתקדמות של ריתוך צינור מרותך בטיטניום וטכנולוגיית טיפול בחום, ריתוך היתוך עצמי של רובה יחיד או רב רובה TIG/PAW נמצא בשימוש נרחב עבור צינורות מרותכים בטיטניום דקים- בסין. לאחר הריתוך, תהליך טיפול בחום מקוון מאומץ. על ידי אופטימיזציה של תהליכי הריתוך והחישול, המיקרו-מבנים של מתכת בסיס, ריתוך ואזור מושפע חום דומים בעצם, ומתח הריתוך מתבטל כדי להומוג את המיקרו-מבנה של הריתוך. באמצעות השוואה, נמצא שהרכב הריתוך של צינור מרותך טיטניום זהה ביסודו לזה של המתכת הבסיסית, והתכונות המכניות ותכונות האנטי קורוזיה של הריתוך זהות לאלו של המתכת הבסיסית.
2.2 המראה והאיכות של צינור מרותך טיטניום עדיפים על אלו של צינור ללא תפר טיטניום
צינור מרותך טיטניום מרותך בפס גלגול קר, בעל עובי דופן אחיד, ריכוזיות טובה, גימור טוב וללא אבנית בצינור. בפרט, צינורות טיטניום דקים-לא יכולים לעמוד בדרישות הטכניות של תהליך גלגול חלק. לאחר תהליך גלגול או ציור, קשה להשיג עובי דופן של פחות מ-1 מ"מ עבור צינורות ללא תפר של טיטניום; הצינור המרותך מטיטניום יכול להשיג עובי דופן של 0.5 מ"מ או פחות, לחסוך הרבה חומרים ועלויות. יחד עם זאת, בשל עובי הדופן הדק של צינור טיטניום מרותך, ניתן להשיג מקדם העברת חום גבוה יותר ואפקט העברת חום טוב יותר.
2.3 יתרונות בולטים בעלות ובהגנה על הסביבה של צינור מרותך טיטניום
תהליך הייצור של צינורות טיטניום ללא תפרים הוא מורכב. מפעלים ומכונות ציור של שלושה גלילים או ריבוי גלילים משמשים בדרך כלל לגלגול או ציור של צינורות עם מפרטים מסוימים במספר מעברים. לבסוף, צינורות ללא תפרים מיוצרים לאחר הפחתת הקוטר והקיר. יעילות הייצור והתשואה של התהליך נמוכות. צינור טיטניום ללא תפרים מספוג טיטניום לצינור, דרך גלגול או ציור, פסולת החומר גדולה, התשואה היא רק כ-50%, ולא ניתן להשיג ייצור המוני, מחזור הייצור ארוך יחסית.
הצינור המרותך בטיטניום מיוצר באמצעות קו ייצור רציף אוטומטי, תוך שימוש בסלילי רצועות טיטניום עם עובי דופן אחיד באמצעות כיפוף קר, ריתוך, טיפול בחום מקוון, גודל ויישור, בדיקות לא-הרסניות ובדיקת אטימות אוויר. מטיטניום ספוג ועד צינורות מרותכים, שיעור ניצול החומרים הוא בדרך כלל כ-80%. אם משתמשים בגלילי סרט טיטניום כחומרי גלם, שיעור ניצול החומרים הוא יותר מ-95%. עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הטיטניום המקומית וטכנולוגיית הריתוך שהולכת ומתבגרת, גם יעילות הייצור של צינור מרותך טיטניום תשתפר מאוד. יציבות האיכות, העקביות ויעילות הייצור יהיו גבוהים יותר. ניתן לחתוך אותו לאורך הנדרש בהתאם לדרישות הלקוח. תקופת האספקה קצרה, קצב ניצול החומרים גבוה, ועלות היחידה תהיה נמוכה מזו של צינור ללא תפר.
צינורות טיטניום ללא תפרים מיוצרים בדרך כלל על ידי תהליכי גלגול או ציור. בתהליך הייצור ישמשו כמות גדולה של שמן לגלגול ושמן משיכה, מה שיגרום לזיהום חמור באתר הייצור. לאחר הגלגול והמשיכה של צינורות טיטניום, יש להסיר שומנים ולחבוש את השומן והלכלוך על המשטחים הפנימיים והחיצוניים של הצינורות. תהליך הכבישה יגרום לזיהום סביבתי רב. על מנת להבטיח את בריאות המפעילים ולהגן על הסביבה, יש צורך להגדיל את ציוד המיגון והאמצעים, ובכך להגדיל את השקעות ההון ואת עלויות ייצור המוצר. הצינור המרותך מטיטניום מיוצר באופן רציף בכמויות גדולות באמצעות פס ייצור אוטומטי, באיכות יציבה ויעילות ייצור גבוהה. בנוסף לצריכת אנרגיה מסוימת כמו מים וחשמל, בתהליך הייצור אין כמעט זיהום הסביבה.
