關(guān)于鈦管在海水淡化中的應(yīng)用
一、鈦管化學(xué)成分及機(jī)械性能:
ASTM B338/ASME SB338標(biāo)準(zhǔn),材質(zhì)為Gr2鈦管的化學(xué)成分如下:
Ti:余量;雜質(zhì)含量中N≤0.03%;C ≤0.08%;H ≤0.015%;Fe≤0.30%;O≤0.25%
其他元素單一雜質(zhì)≤0.1%(可能含的非人為元素有鋁、礬、錫、鉻、鉬、鈮、鋯、鉿、鉍、鈀、銅、硅、鈷、鉈);其他元素雜質(zhì)總量≤0.4%。
機(jī)械性能為:抗拉強(qiáng)度≥345Mpa;屈服強(qiáng)度≥275 Mpa;延伸率≥20%
二、鈦管用于海水淡化的主要特性:
1.密度小,比強(qiáng)度(強(qiáng)度/比重)高
金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳。但比強(qiáng)度位于金屬之首,是不銹鋼的3倍,是鋁合金的1.3倍;
2.耐腐蝕性能好
鈦是一種非常活潑的金屬,其平衡電位很低,在介質(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定,如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。這是因?yàn)殁伜脱跤泻艽蟮挠H和力,在空氣中或含氧的介質(zhì)中,鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜,保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機(jī)械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。
3.換熱性能好
金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比碳鋼和銅低,但由于鈦優(yōu)異的耐腐蝕性能,所以壁厚可以大大減薄,而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝,減少了熱組,太表面不結(jié)垢也可減少熱阻,使鈦的換熱性能顯著提高。
4.耐熱性能好
新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。
5.化工耐低溫性能好
鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。
6.抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近
鈦的這一性能說明了其屈強(qiáng)比(抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度)高,表示了金屬鈦材料在成形時(shí)塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大,使鈦成型時(shí)的回彈能力大。
三、海水淡化設(shè)備中鈦管將逐漸替代原來的銅合金管,兩者相比,鈦管具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.同樣作業(yè)條件下,鈦管的壁厚更薄,管材用量更少。一般,銅合金管等壁厚為0.9mm-1.2mm;用鈦管代替,在腐蝕性小的地方,可用壁厚為0.5mm的薄壁管。
2.鈦管的導(dǎo)熱性好。鈦熱導(dǎo)率為17W/(m·k),鋁黃銅的為lOOW/(m·k),70/30白銅的為29W/(m·k),鈦的熱導(dǎo)率?。褂帽”阝伖?,導(dǎo)熱性雖然比鋁黃銅差,但與90/10白銅相當(dāng),比70/30白銅的要好。
3.使用鈦管的性價(jià)比更高。鈦管價(jià)格可與銅合金管抗衡,由于鈦的密度低,壁厚相同時(shí),同等長度的鈦管質(zhì)量只是銅合金管的50%,當(dāng)鈦管壁厚為銅合金管的50%時(shí),相同傳熱面積的鈦管質(zhì)量僅為銅合金管的1/4.可見,鈦管在價(jià)格方面是有競爭力的。
4.鈦管的使用壽命更長。由于海水?;煊心嗌场⒑I?,它們在傳熱管內(nèi)及管端附著,會侵蝕銅合金管,銅合金還會受海水中Br-的腐蝕。而鈦管就不會出現(xiàn)這種問題,特別是為了殺死海水中的細(xì)菌,不得不注入氧時(shí),更需使用耐蝕性好的鈦管。