チタンは海水淡水化装置の熱交換器に最適な材料です

1.熱交換器用チタンケース

1970 年代半ば、バージン諸島のセントクロワ淡水化プラントの 1 日あたり 150 万ガロンの多段自己蒸発装置の熱交換器はすべてチタン管を使用し、銅合金熱交換器の存在を克服しました。腐食やその他の多くの問題。

1970年代には、セントクロアやアルジュバイルなどの工場で570万メートルの薄壁溶接チタンパイプが使用され、海水ヒーターの最高温度は140度に達しました。統計によると、1995年には、世界中の海水淡水化装置に1,400万メートル（4,250トン）以上のチタンパイプが使用されました。製造された装置には、蒸発器、凝縮器、エアジェットポンプ凝縮器、その他の熱交換器が含まれます。

2. チタンの耐食性

周知のように、腐食性媒体では、チタンの表面に形成された安定した二酸化チタン膜は優れた耐食性を持っています。溶接部またはマトリックス上に形成された薄膜は、溶接部または熱膨張ゾーンにあるかどうかに関係なく、同じ腐食性を示します。チタン上の酸化膜が損傷した場合、湿気または冷水によって直接修復されます。

各種ステンレス鋼にとって、ディンプル腐食は解決が難しい古い問題です。チタンはディンプル腐食の影響を受けないだけでなく、微生物腐食に対する耐性も備えています。間違いなく、海水淡水化プラントの熱交換器やその他の機器にとって、チタンのこの特性は非常に重要です。チタンパイプは、最小限の壁厚でいくつかの機械的性能要件を満たすことができ、等温方式でも非常に優れています。

キャビテーション腐食の作用により、流水は熱交換器のパイプに衝撃損傷を引き起こし、場合によってはオペレータに長期的なトラブルを引き起こします。特に銅ニッケル合金パイプを使用する場合はそうです。海水の流速が30m/sを超えない場合、チタンパイプを使用してこの問題を解決することで、満足のいく結果が得られます。他の金属や合金と比較して、砂などの粉体物質の存在はチタンの侵食に比較的小さな影響しか与えません。具体的な数値は次のとおりです。

さらに、Gr1 や Gr2 などの工業用純チタンは、天然水、海水、さまざまな塩化物中での応力腐食割れに対して特別な耐性があることが事実によって証明されています。

海水流量が3m/s-5m/sのチタン海水淡水化装置では、生物学的汚染現象が最も少なく、チタン熱交換器の汚染係数は約0.99-0.95です。発電所のコンデンサーの場合、チタンの保持および清浄係数は0.90であるのに対し、銅合金は0.85です。さまざまな環境で実施されたテストの結果、清浄係数を0.97まで高く設定するのが妥当であることがわかりました。静止した水や動きの遅い水では、チタンの表面に生物学的汚染層が現れることが判明していますが、他の従来の耐食合金とは異なり、チタンは酸化膜層の完全性を維持し、基本的に腐食による損傷を受けません。この酸化膜が堆積物の付着に抵抗する能力を持ち、それによって洗浄の難しさを軽減することが特に重要です。

3- 一般的なチタン材料

材質の種類に関して言えば、最も広く使用されている工業用純チタンはASTMグレード2です。高温海水ヒーターではグレード7またはグレード12が使用されます。グレード16（Ti-0.5% Pd）は耐食性が高くなりますが、コストがかなり高くなります。

実践により、異なる海水淡水化装置の構成が、隙間腐食とガルバニック腐食の制御に重大な影響を与えることが証明されています。装置は平行または縦方向の水流を使用します。この設計では、長いパイプ（15m以上）が必要です。海水温度は130度に達します。使用されるチタンパイプの材料は、Gr7、Gr12、またはGr16です。対照的に、水平流装置の加熱部（または）前面の第2および第3蒸発セクションのみに、より高い耐食性を備えたチタンチューブが使用されています。また、チタン自体は、腐食防止のために添加剤、コーティング、犠牲陽極、または印加電流カソード保護を使用する必要がありません。チューブシート型または水槽型混合金属熱交換器では、耐食性が弱い材料が必要です。

4- 熱交換器用チタンの利点:

事実は、従来の熱交換器構造と比較して、前処理されたチタン熱交換器が優れた利点を持っていることを証明しています。設備が停滞状態にある時間と作業中断を減らし、予期しない奇跡さえも生み出します。チタン熱交換器は、グループまたはグループに自由に設計できるため、振動を制限または最小限に抑え、熱性能の最適化を促進します。新しいチューブシートとサポートプレートの構造により、薄肉チタンチューブを使用できます。その結果、熱伝達効率が高くなり、コストが低くなり、ガルバニック腐食が制限されます。チタンコンデンサーの使用後、電力業界の生産性が約3％-4％増加したという報告があります。

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