کاربرد گسترده‌تر لوله‌های تیتانیوم فرصت‌های جدیدی را برای صنایع نمک‌زدایی و کشتی‌سازی باز می‌کند!

مقاومت تیتانیوم در برابر خوردگی آب دریا نسبت به تمام فلزات دیگر بهتر است، هم در جریان استاتیک و هم با سرعت بالا تیتانیوم آب دریا دارای ثبات خاصی است. بنابراین تیتانیوم یک ماده ایده آل برای کارخانه های نمک زدایی است. تعداد کاربردهای تیتانیوم در این زمینه رو به افزایش خواهد بود. تیتانیوم آب دریا و مقاومت در برابر خوردگی هوا اقیانوس بسیار قوی است، و قوی، سبک وزن، مواد ساختاری ایده آل صنعت کشتی سازی است، به طور گسترده ای در انواع کشتی ها، زیردریایی های عمیق در بسیاری از قسمت ها استفاده می شود.
در حال حاضر نمک زدایی به بیش از 60 کشور و منطقه در سراسر جهان گسترش یافته است، جهان دارای بیش از 6 میلیون دستگاه آب شیرین کن، نمک زدایی از آب دریا روزانه حدود 35 میلیون تن و با نرخ سالانه بیش از 10 درصد است. در افزایش نمک زدایی به یکی از بهترین راه ها برای حل مشکل کمبود آب تبدیل شده است. در حال حاضر، روش‌های اصلی نمک‌زدایی در جهان عمدتاً به صورت فلاش چند مرحله‌ای (MSF)، تقطیر چند اثره در دمای پایین (LT-MED) و روش غشای اسمز معکوس (RO) است. هر یک از سه روش مزایا و معایب خاص خود را دارد و شرایط و دامنه کاربرد نیز متفاوت است. چین عمدتا از روش های LT-MED و RO استفاده می کند و چندین پروژه نمک زدایی در چین در چند سال آینده راه اندازی خواهد شد. در 3-5 سال آینده، نمک‌زدایی از آب دریا فضای زیادی برای توسعه خواهد داشت.
بسته به فناوری امروزی برای استفاده در مقیاس بزرگ از نمک‌زدایی آب دریا دارای مزیت هزینه‌ای است، در مقایسه با انحراف آب جنوب به شمال برای تن‌ها هزینه آب کمتر است، دولت مجموعه‌ای از مشوق‌ها را معرفی کرده است، 10 سال آینده، مقیاس نمک زدایی آب دریا 5 برابر بزرگتر از حال حاضر خواهد بود. تجهیزات نمک زدایی با آلیاژ تیتانیوم به جای آلیاژ مس روند آینده است. مزایای چند وجهی تیتانیوم تعیین کننده آینده در زمینه لوله نمک زدایی آب دریا به طور گسترده استفاده می شود، انتظار می رود که ده سال آینده، تقاضای لوله تیتانیوم نمک زدایی آب دریا در چین حدود 9500-23520 تن باشد، تقاضای جهانی حدود 140 باشد. 63-281.25 میلیون تن. اگرچه تقاضای اولیه داخلی زیاد نیست، اما تقاضای داخلی تنها 1.6 درصد از کل تقاضای بین المللی را تشکیل می دهد، می توان گفت که فضای توسعه کلی بسیار بزرگ است.

اول، ویژگی های اصلی لوله تیتانیوم برای نمک زدایی:
1، چگالی کم، استحکام ویژه بالا (قدرت / وزن مخصوص)
چگالی فلز تیتانیوم 4.51 گرم بر سانتی متر مکعب، بالاتر از آلومینیوم و کمتر از فولاد، مس، نیکل. اما استحکام خاص در بالای فلز قرار دارد، 3 برابر فولاد ضد زنگ، 1.3 برابر آلیاژ آلومینیوم است.
2، مقاومت در برابر خوردگی خوب
تیتانیوم یک فلز بسیار فعال است، پتانسیل تعادل آن بسیار کم است، در محیطی که تمایل به خوردگی ترمودینامیکی دارد. اما در واقع، تیتانیوم در بسیاری از محیط‌ها بسیار پایدار است، مانند تیتانیوم در محیط اکسیدکننده، خنثی و احیاکننده ضعیف، مقاوم در برابر خوردگی است. این به این دلیل است که تیتانیوم و اکسیژن میل ترکیبی زیادی دارند، در هوا یا محیط های حاوی اکسیژن، سطح تیتانیوم برای ایجاد لایه ای متراکم، چسبندگی قوی، فیلم اکسید بی اثر بزرگ، که از بستر تیتانیوم در برابر خوردگی محافظت می کند. حتی به دلیل سایش مکانیکی و پارگی به زودی خود ترمیم یا بازسازی می شود. این نشان می دهد که تیتانیوم فلزی با تمایل انفعالی قوی است. فیلم اکسید تیتانیوم در دمای تا 315 درجه این خاصیت را حفظ می کند.
3، عملکرد انتقال حرارت خوب
اگر چه هدایت حرارتی فلز تیتانیوم نسبت به فولاد کربن و مس، اما به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی تیتانیوم، بنابراین ضخامت دیواره را می توان تا حد زیادی کاهش داد، و سطح انتقال حرارت با بخار برای چگالش قطره ای، کاهش گروه حرارتی، همچنین، سطح غیر پوسته پوسته شدن نیز می تواند مقاومت حرارتی را کاهش دهد، به طوری که عملکرد تیتانیوم در انتقال حرارت به طور قابل توجهی بهبود می یابد.
4، مقاومت در برابر حرارت خوب
آلیاژ تیتانیوم جدید را می توان برای مدت طولانی در دمای 600 درجه یا بالاتر استفاده کرد.
5، مقاومت شیمیایی خوب در برابر عملکرد دمای پایین
آلیاژ تیتانیوم TA7 (Ti-5Al-2.5Sn)، TC4 (Ti-6Al-4V) و Ti-2.5Zr-1 0.5Mo و سایر آلیاژهای تیتانیوم با دمای پایین که با استحکام آن نشان داده می شوند با کاهش دما افزایش می یابد، اما تغییر شکل پذیری قابل توجهی نیست.
6، استحکام کششی و استحکام تسلیم آن
این ویژگی نشان می‌دهد که نسبت استحکام تسلیم (استحکام کششی / استحکام تسلیم) بالا است، که نشان می‌دهد مواد فلزی تیتانیوم در قالب‌گیری تغییر شکل پلاستیک ضعیف است. با توجه به نسبت زیاد محدودیت تسلیم به مدول الاستیسیته تیتانیوم، به طوری که قالب گیری تیتانیوم ظرفیت بازگشت.
دوم، تجهیزات نمک زدایی در لوله تیتانیوم به تدریج جایگزین لوله آلیاژ مس اصلی می شود، در مقایسه با این دو، لوله تیتانیوم دارای مزایای زیر است:
1، لوله تیتانیوم با مواد کمتر. تحت شرایط عملیاتی یکسان، ضخامت دیواره لوله تیتانیوم نازک تر است، دوز لوله کمتر است. به طور کلی، ضخامت دیواره لوله آلیاژ مس 0.9mm-1.2mm; با لوله تیتانیوم به جای مکان های کوچک خورنده، ضخامت دیواره موجود 0.5 میلی متر لوله جدار نازک.

2، لوله تیتانیوم هدایت حرارتی خوب. هدایت حرارتی تیتانیوم 17W / (m - k)، برنج آلومینیوم برای lOOW / (m - k)، 70/30 مس برای 29W / (m - k)، هدایت حرارتی تیتانیوم از کوچکترین. اما استفاده از لوله های تیتانیوم دیواره نازک، هدایت حرارتی، اگر چه بدتر از برنج آلومینیوم، اما قابل مقایسه با مس 90/10، از 70/30 مس است.
3، لوله تیتانیوم مقرون به صرفه تر است. قیمت لوله تیتانیوم می تواند با لوله آلیاژ مس رقابت کند، به دلیل چگالی کم تیتانیوم، ضخامت دیواره مشابه، طول همان کیفیت لوله تیتانیوم تنها 50٪ از لوله آلیاژ مس است، زمانی که ضخامت دیواره لوله تیتانیوم 50٪ است. از لوله آلیاژ مس، همان منطقه انتقال حرارت از لوله تیتانیوم کیفیت لوله آلیاژ مس تنها 1/4 است. دیده می شود، لوله تیتانیوم از نظر قیمت رقابتی است.
4، عمر لوله تیتانیوم طولانی تر است. از آنجا که آب دریا اغلب با رسوب مخلوط می شود، زندگی دریایی، آنها به لوله انتقال حرارت و انتهای لوله متصل می شوند، لوله آلیاژ مس را فرسایش می دهد، آلیاژ مس نیز در معرض خوردگی آب دریا Br- قرار می گیرد. لوله تیتانیوم این مشکل ظاهر نمی شود، به خصوص به منظور از بین بردن باکتری ها در آب دریا، باید اکسیژن تزریق شود، بیشتر نیاز به استفاده از مقاومت خوردگی خوب لوله تیتانیوم است.
سوم، توسعه و کاربرد مواد تیتانیوم خارجی
تولید کندانسور نیروگاه های هیتاچی، میتسوبیشی و توشیبا، استفاده از لوله های ضخیم {{0}}.5 میلی متری جوش داده شده تیتانیوم، میتسوبیشی، کاوازاکی، هیتاچی، میتسویی و کوبه استیل و سایر شرکت ها برای تولید دستگاه های نمک زدایی آب دریا، استفاده از لوله های جوش داده شده تیتانیوم با ضخامت 0.5mm - 0.7mm. تا سال 1983، در 16 سال، ژاپن 4038 تن لوله جوش داده شده تیتانیوم جدار نازک مورد استفاده در تجهیزات نمک زدایی در سراسر جهان تولید کرده است و تاکنون هیچ آسیبی به دلیل خوردگی آب دریا مشاهده نشده است.
(1) کندانسور تهویه و فشاردهنده جت
تجهیزات واقعی نمک زدایی آب دریا در ژاپن 2650 تن در روز تجهیزات نمک زدایی آب دریا است که توسط شرکت ماتسوشیما کربن در سال 1967 ساخته شد. لوله های انتقال حرارت و صفحات لوله کندانسور تهویه و کمپرسور جت کارخانه نمی توانند از آلیاژ مس ساخته شوند. در برابر خوردگی توسط Br- در آب دریا و پس از جایگزینی آنها با تیتانیوم، هیچ شکستی در اثر خوردگی ایجاد نمی شود. رخ داده است.
(2) کندانسور بخش انتشار حرارت
کندانسور فلاش چند مرحله ای آب دریا به عنوان آب خنک کننده، بخار آب خنک کننده تولید شده در تمام سطوح محفظه فلاش است، به دلیل اینکه آب دریا اغلب با رسوب مخلوط می شود، زندگی دریایی، آنها به لوله انتقال حرارت و انتهای لوله، فرسایش مس متصل می شوند. لوله آلیاژی بنابراین، امروزه تقریباً تمام تجهیزات نمک‌زدایی نوع MSF از لوله‌های تیتانیوم بر روی کندانسور انتقال حرارت استفاده می‌کنند. به خصوص زمانی که برای از بین بردن باکتری ها در آب دریا باید اکسیژن تزریق شود، لازم است از لوله های تیتانیومی با مقاومت در برابر خوردگی خوب استفاده شود.
(3) کندانسور بخش بازیابی حرارت
بخش بازیافت حرارت کندانسور منطقه انتقال حرارت بزرگ است، به دلایل اقتصادی، در حال حاضر معمولا از لوله آلیاژ مس استفاده می شود، فقط در موارد خاص از لوله تیتانیوم استفاده می شود، مانند حاوی آمونیاک یا سولفید هیدروژن و سایر آلاینده های محیط بر روی آلیاژ مس خوردگی است. شدید 1977، صادر شده به آلمان 3600t/d دستگاه نمک زدایی MSF، به دلیل اینکه تجهیزات جانبی آمونیاک است، می توانید از آلیاژ مس استفاده نکنید، اما استفاده از تیتانیوم. به دلیل خوردگی اسید سولفوریک و اکسیژن. به دلیل خوردگی سولفید اکسیژن، تجهیزات نمک زدایی 3120t/dMSP در پرو، خوردگی لوله های آلومینیومی و برنجی پس از 1 سال استفاده رخ داد و در نهایت تمامی لوله های انتقال حرارت با لوله های تیتانیومی جایگزین شدند.
گزارش شده است که خروجی روزانه 100 تن تجهیزات نمک زدایی با لوله تیتانیوم تا 60،000. از سال 1967 تا 1994، در مدت نزدیک به 30 سال، مجموعاً 52 مجموعه تولید در سطح انرژی کندانسور تولید برق حرارتی و 7 مجموعه تجهیزات نمک‌زدایی، مجموعاً 11،{9}} تن لوله جوش داده شده تیتانیوم.
چهارم، صنعت کشتی سازی
با توسعه جامعه، تقاضای بشر برای منابع طبیعی، توسعه و استفاده از منابع دریایی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند، گفته می شود که قرن بیست و یکم قرن توسعه دریایی است.
توسعه اقیانوس به تجهیزات مختلفی نیاز دارد و هر تجهیزاتی برای دستیابی به عملکرد به فناوری مواد بستگی دارد. تیتانیوم دارای ویژگی های سازگار با محیط دریایی است، مانند مقاومت در برابر خوردگی، غیر مغناطیسی، خواص مکانیکی جامع بالا و قابلیت ماشینکاری و غیره، یک ماده ساختاری طبیعی برای تجهیزات دریایی است. این ویژگی های تیتانیوم، به تحقیق و توسعه محصولات کشتی جدید، ماشین آلات و تجهیزات مهندسی دریایی، یک پلت فرم مهم فناوری مواد را فراهم می کند، بنابراین از اواخر دهه 1950، تیتانیوم در کشتی ها و کاربردهای مهندسی دریایی، نه تنها زمینه گسترش تدریجی، بلکه مقدار افزایش یافته است.

با توسعه علم و فناوری، صنعت کشتی سازی چین پس از تحقیقات کاربردی طولانی مدت، یک سیستم فنی از مواد آلیاژ تیتانیوم برای کشتی سازی تشکیل داده است. در این صنعت، استفاده از محصولات نیمه تمام متالورژی تیتانیوم عمدتاً دارای انواع مشخصات مختلف صفحه، آهنگری، ریخته گری، سیم و لوله می باشد که از این میان بیشترین مقدار ورق با بیش از 70 درصد به دنبال آن آهنگری است. ، حدود 15٪، ریخته گری 12٪، و بقیه سیم و لوله. برای اطمینان از کیفیت ساخت کشتی ها و تجهیزات مهندسی دریایی، انواع مختلف مشخصات ایزوتروپی تیتانیوم، مورفولوژی بافت و اندازه دانه متوسط، تولید صفحه، خمش، مهر زنی، جوشکاری، آهنگری و آماده سازی ریخته گری، فناوری فرآیند ساخت کلیدی است، در علاوه بر این، تجربه تحقیق و توسعه آلیاژ تیتانیوم دریایی داخلی همچنین نشان می دهد که یک ماده آلیاژ تیتانیوم جدید برای محصولات کشتی باید در مقیاس بزرگ انجام شود. شبیه سازی ساختاری آزمون اعتبارسنجی برای بررسی قابلیت استفاده آن، برای ایجاد مواد آلیاژ تیتانیوم مربوطه، ساختار کشتی، ساختار مواد آلیاژ تیتانیوم برای محصولات کشتی، باید در ساخت کشتی استفاده شود. به منظور بررسی قابلیت استفاده آن و ایجاد فناوری تجربی مربوطه.
تیتانیوم دریایی با توجه به طیف گسترده ای از کاربردها، علاوه بر الزامات مقاومت در برابر خوردگی در محیط دریایی، سایر اولویت های تحقیقاتی عبارتند از: ① عملکرد بالا (استحکام بالا، چقرمگی ضربه، مقاومت در برابر خستگی)، عملکرد بالا (انتقال صدا بالا)، و سازگاری با استفاده از شرایط محیطی؛ ② سازگاری فرآیند ساخت و ساز مواد، استفاده از ایمنی و قابلیت اطمینان. ③ انواع / مشخصات سری، حمایت از مواد (مانند مواد سیم مربوطه)، عملی. کم هزینه هزینه کم. کشتی‌ها و مهندسی دریایی به عملکرد و کیفیت آن تکیه می‌کنند، اما همچنین برای دیدن اینکه آیا قیمت آن قابل قبول است یا خیر، کم هزینه است، مواد آلیاژ تیتانیوم دریایی فعلی و فرآیند تولید هدف مهم این تحقیق، داخلی و خارجی کم هزینه است. تحقیقات روی آلیاژهای تیتانیوم کاملاً فعال است.