鈦盤管用于沿海電站的冷凝器。在1960年代之前使用了鋁黃銅管或B30白色黃銅管。隨著海水污染的增加,使用壽命大大縮短。鈦管批發(fā)生產(chǎn)的全鈦冷凝器早在1960年代就已在英國使用。1970年代,日本推出了薄壁(0.3-0.5mm)焊接鈦管冷凝器,成本大大降低。1987年之前,鈦管批發(fā)生產(chǎn)的鈦制冷凝器在30%的發(fā)達國家中使用。由于對核電廠安全運行和可靠性的要求較高,重點介紹了鈦冷凝器的使用。他們中的大多數(shù)使用薄壁焊接鈦管和無縫鈦管。中國從1970年代末開始測試國內(nèi)鈦管。自1983年以來,在9個電廠中使用了18個全鈦冷凝器,包括浙江臺州電廠,上海金山熱電廠和浙江鎮(zhèn)海電廠。他們共享700噸鈦管。結(jié)果令人滿意。
鈦及鈦合金由于具有比強度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕及無磁性等優(yōu)異性能,被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”,廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、冶金、電力及船舶等領(lǐng)域。自20世紀50年代以來,鈦已成為飛機的主要結(jié)構(gòu)材料,成為高性能航空發(fā)動機風機、壓縮機輪和葉片選用的材料之一。隨著航天工業(yè)的發(fā)展,鈦合金工業(yè)作為一個起步較晚的新興產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展,特別是近年來,國際鈦合金的產(chǎn)量和市場需求經(jīng)歷了高速發(fā)展期,鈦的產(chǎn)量在過去四年中翻了一番。鈦冷卻器(TitaniumCondenser),為制冷系統(tǒng)的機件,屬于鈦換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體,鈦管批發(fā)將鈦管中的熱量,以很快的方式,傳到鈦管附近的空氣中。冷卻器工作過程是一個熱釋放過程,因此冷卻器溫度較高。發(fā)電廠必須用很多冷卻器冷凝渦輪排出的蒸汽。在冷凍廠中用冷卻器來冷凝氨和氟利昂之類的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷卻器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過程中,鈦管批發(fā)將蒸汽轉(zhuǎn)化為液體的裝置也稱為冷凝器。所有冷卻器都是帶走氣體或蒸汽的熱量運行。
當鈦管中氫含量過高時,鈦管批發(fā)由于鈦管的脆性,沖擊韌性和缺口拉伸強度會急劇下降,因此鈦管中氫含量不應(yīng)超過0.015%。為了減少氫吸收量,零件在熱處理前必須去除指紋、軋制廠的印記、油脂等殘留物,熱處理爐內(nèi)的氣氛中沒有水蒸氣。如果鈦管的氫含量超過允許值,必須通過真空退火去除。去氫的真空退火一般是在538—760℃,低于0.066Pa的壓力下保持2—4小時。當溫度不超過540℃時,鈦管表面的氧化膜不會顯著增厚,而在較高的熱處理溫度(超過760℃)時,氧化速度會迅速加快,同時氧氣向材料內(nèi)部擴展,形成擴散層-污染層。氧污染層脆化率高,導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)裂紋和損傷。有機械加工方法(如噴砂、房屋切割等。)或化學(xué)方法如酸洗和化學(xué)研磨以去除氧污染層。熱處理時,應(yīng)在保證隕石熱處理的前提下,鈦管批發(fā)盡可能縮短加熱時間,也可在真空爐或有惰性氣體(氬氣、氮氣等)的加熱爐中進行。)。適當應(yīng)用還可以避免或減少在空氣爐中加熱鈦管零件造成的污染。
通過大量實驗和應(yīng)用實例證明,鈦管在電站凝汽器中的應(yīng)用在技術(shù)和經(jīng)濟上都具有很大的優(yōu)越性。從經(jīng)濟角度來看,以1983年日本1000mw凝汽器的核電機組管道(約5萬條凝汽器管)價格為例,根據(jù)凝汽器的使用時間為40年,鋁黃管年平均漏液量為40年。鈦管批發(fā)生產(chǎn)的鈦管應(yīng)用于發(fā)電站應(yīng)解決的三個問題:1.腐蝕問題,海水用作沿海電站冷凝器的冷卻水。由于海水中含有大量的泥沙、懸浮物、海洋生物和各種腐蝕性物質(zhì),在海水和河水交替出現(xiàn)的微咸水中,情況更加嚴重。傳統(tǒng)銅平臺金屬管的腐蝕方式有:整體腐蝕(均勻腐蝕)、沖蝕、應(yīng)力腐蝕等。鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性,鈦管凝氣器因腐蝕而消除海水泄漏事故,但耐腐蝕性好,不像銅合金管那樣表面產(chǎn)生含毒物質(zhì),鈦管內(nèi)壁容易附著海生物,影響傳熱效果,需要相應(yīng)的清洗裝置。2.吸氫問題,雖然鈦表面有致密的鈍化膜,在許多強腐蝕介質(zhì)中非常耐腐蝕,但鈦與氫的親和力很高。非常容易吸氫。在常溫時就發(fā)生,高溫時(如100℃)吸氫迅速。氫在鈦中的固熔限很小(約為20ppm),超過限量就會在鈦表面上析出氫化物(TtH2)。隨著表面TiH2含量的增加,4j時鈦的沖擊值和延伸率迅速下降。此外,舊機組改造時,由于管板采用銅合金,冷凝管采用鈦,因此需要采用陰極保護裝置,防止電化學(xué)腐蝕。比如日立電廠的冷凝器是海水冷卻,鈦管和銅合金板組成熱電偶。當保護電位低于0.75V(SCE)時,出口鈦管端吸收氫氣,氫氣含量達到650ppm使用一年后;如果電位為0.5~0.75V(SCE),鈦在常溫下不會吸氫。3.震動問題,由于鈦管的耐腐蝕性好。鈦制凝固器不會因腐蝕而泄漏。但是,鈦管有可能因振動而損壞。為了避免鈦管的振動問題,在制造屏蔽鈦凝固器時,鈦管批發(fā)必須確定適當?shù)母舭彘g隔的舊單元改造時,必須檢查原來的隔板間隔是否適用。
鈦焊管、鈦合金管等鈦合金材料在有色冶金中有哪些應(yīng)用?鈦及鈦合金產(chǎn)品具有較強的耐腐蝕性、耐高溫性和高壓性。因此,在有色金屬和稀有金屬的生產(chǎn)中,各種品牌的鈦合金在多種腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性要比不銹鋼好得多。鈦在有色冶金生產(chǎn)中,首先提高了勞動生產(chǎn)率,大大改進產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動條件,很大程度地實現(xiàn)鈦管批發(fā)機械化和自動化。鈦是以軋制零件的形式在工業(yè)上使用,軋制零件生產(chǎn)的產(chǎn)品可以滿足大型規(guī)格和重要設(shè)備的要求。鈦零件以鑄件(設(shè)備、泵等)的形式高效制造。)和金屬陶瓷零件。比如工業(yè)上用鈦合金泵代替鑄鐵泵和耐酸鋼制成的泵輸送鉀鎂(含弱鹽酸)的鹽酸溶液,使用壽命提高15-20倍,輸送液體時損耗降低2/5。比如在鎂的生產(chǎn)冶煉中,鈦管批發(fā)使用的是鈦合金管廠家制造的洗滌器回流噴霧器、鈦泵、鈦管道系統(tǒng)、通風器、鈦三通、鈦節(jié)流閥、鈦減速機、鈦循環(huán)水箱。他們是具備各種各樣侵蝕性介質(zhì)的煉制設(shè)備,耐腐蝕合金是提高設(shè)備壽命和改善產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法。
鈦設(shè)備在石油行業(yè)的應(yīng)用:尿素不僅是優(yōu)質(zhì)肥料,也是石化工業(yè)的原料。自1963生產(chǎn)的襯鈦尿素合成塔投產(chǎn)以來,目前已有近萬臺設(shè)備在全世界運行,鈦管批發(fā)實踐表明襯鈦合成塔無明顯腐蝕。而316L不銹鋼的折算腐蝕速度為4.1—4.5mm/a。因此,鈦比不銹鋼具有更好的經(jīng)濟效益。除了襯鈦尿素合成塔外,國內(nèi)從70年代以來,先后使用了C02汽提塔、換熱器、混合器和泵閥等。在含硫和鹽高的原油煉制中,鈦制設(shè)備是理想的。國外在常壓蒸餾裝置、污水處理設(shè)備、脫硫分離塔的冷凝器和汽提塔的散熱器等許多工序都成功選用鈦制設(shè)備多年。我國也已在該系統(tǒng)中采用鑄鈦海水泵、催化裂化分餾中的鈦制冷凝器、深冷分離鈦冷凝器和多孔鈦板等,都已正常操作運行十年以上。氯化碳氫化合物是石化工業(yè)中常用的品種之一。由于涉及到氯化反應(yīng),不銹鋼設(shè)備已難勝任。鈦在國外已用于制造二氯甲烷蒸餾塔、三氯乙烷換熱器、冷凝塔和分餾塔、三氯乙烯冷凝塔、四氯乙烯換熱器和多氯盤管加熱器。我國在氯乙烯生產(chǎn)中,冷卻塔、廢水汽提塔和廢水貯罐的塔板支承架、接管、法蘭密封面,采用了Ti-0.2Pd的襯里,已使用近十年未見腐蝕。而鈦管道、接頭和氣體分布器等都已采用鈦材多年。苯酚是石油化工的重要原料,以丙烯和苯為原料,從異丙苯和過氧化異丙酯中提取苯酚和丙酮是一種新的工藝。國外在十幾年前就采用鈦設(shè)備,我國此項工藝尚在開發(fā)之中。在舊工藝中,苯磺化堿溶液生產(chǎn)苯酚,鈦管批發(fā)采用鈦反應(yīng)器、鈦線圈冷卻器和離子化氮化鈦攪拌軸套及鈦靶。