海水淡化设备中的钛管

海水淡化设备中的钛管

海水淡化设备中的钛管

  一、钛管化学成分及机械性能:

ASTM B38/ASME SB38标准,材质为Gr2钛管的化学成分如下:Ti:余量;杂质含量中N≤0.03%;C≤0.08%;H≤0.015%;Fe≤0.30%;O≤0.25%其他元素单一杂质≤0.1%(可能含的非人为元素有铝、矾、锡、铬、钼、铌、锆、铪、铋、钯、铜、硅、、);其他元素杂质总量≤0.4%(www.bujidao.cn)。机械性能为:抗拉强度≥345Mpa;屈服强度≥275 Mpa;延伸率≥20%

二、钛管用于海水淡化的主要特性:

1、密度小,比强度(强度/比重)高金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍。但比强度位于金属之首,是不锈钢的3倍,是铝合金的1.3倍;

2、耐腐蚀性能好钛是一种非常活泼的金属,其平衡电位很低,在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定,如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力,在空气中或含氧的介质中,钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜,保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。

3、换热性能好金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低,但由于钛优异的耐腐蚀性能,所以壁厚可以大减薄,而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝,减少了热组,太表面不结垢也可减少热阻,使钛的换热性能显著提高。

4、耐热性能好新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。

5、化工耐低温性能好钛合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。

6、抗拉强度与其屈服强度接近钛的这一性能说明了其屈强比(抗拉强度/屈服强度)高,表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大,使钛成型时的回弹能力大。

三、海水淡化设备中钛管将逐渐替代原来的铜合金管,两者相比,钛管具有以下优点:

1、同样作业条件下,钛管的壁厚更薄,管材用量更少。一般,铜合金管等壁厚为0.9m-1.2m;用钛管代替,在腐蚀性小的地方,可用壁厚为0.5m的薄壁管。

2、钛管的导热性好。钛热导率为17W/(m・k),铝黄铜的为lOOW/(m・k),70/30白铜的为29W/(m・k),钛的热导率。但使用薄壁钛管,导热性虽然比铝黄铜差,但与90/10白铜相当,比70/30白铜的要好。

3、使用钛管的性价比更高。钛管价格可与铜合金管抗衡,由于钛的密度低,壁厚相同时,同等长度的钛管质量只是铜合金管的50%,当钛管壁厚为铜合金管的50%时,相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的1/4.可见,钛管在价格方面是有竞争力的。

4、钛管的使用寿命更长。由于海水常混有泥沙、海生物,它们在传热管内及管端附着,会侵蚀铜合金管,铜合金还会受海水中Br-的腐蚀。而钛管就不会出现这种问题,特别是为了杀死海水中的细菌,不得不注入氧时,更需使用耐蚀性好的钛管。 
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