海水淡水化におけるチタンパイプの使用

1. 低密度、高比強度（強度・比重）

2. 優れた耐食性

チタンは、中程度の平衡電位が低く、熱力学的腐食傾向が高い非常に活性な金属です。 しかし実際には、チタンは酸化性、中性、弱還元性の媒体など、さまざまな媒体中で安定で耐食性があります。 これはチタンが酸素との親和力が強いためです。 空気または酸素を含む媒体中では、緻密で粘着性のある不活性酸化膜がチタン表面に形成され、チタンマトリックスを腐食から保護します。 機械的磨耗が発生した場合でも、すぐに修復または再生できます。 これは、チタンが不動態化する傾向が強い金属であることを示しています。 媒体温度が315度以下の場合、酸化チタン皮膜は常にこの特性を維持します。

3. 優れた熱交換性能

金属チタンは炭素鋼や銅に比べて熱伝導率が低いですが、耐食性に優れているため大幅な薄肉化が可能です。 さらに、表面と蒸気の間の熱伝達は液滴凝縮の形で発生し、それによって熱質量が減少します。 また、結節のない表面により熱抵抗が低減され、チタンの熱伝達特性が大幅に向上します。

4. 優れた耐熱性

新しいチタン合金は600度以上の高温でも長時間使用可能です。

5. 化学工学における優れた耐低温性

チタン合金 TA7 (Ti-5AI-2.5Sn)、TC4 (Ti-6AI-4V)、Ti{{8} に代表される低温チタン合金}Zr-1.5Mo は温度が下がると強度が増加しますが、強度は変わりません。

6. 引張強さと降伏強さ

この性質は、降伏強さの比（引張強さ／降伏強さ）が高いことを示しており、チタン金属材料は成形加工時の塑性変形能力に乏しいことを示している。 チタンの弾性モードに対する降伏限界の比率が大きいため、成形時のチタンの弾性応答はより大きくなります。

海水淡水化のメリット

淡水化装置のチタンパイプは、以前の他の金属パイプ材料に徐々に置き換えられるでしょう。 両者を比較すると、チタンチューブ

には次のような利点があります。

1. チタンチューブの使用は制限されています。 同じ運転条件下では、チタンパイプの肉厚は薄くなり、使用されるパイプ材料の量が減ります。 一般に、銅合金管の肉厚は0.9mm-1.2mmです。 チタンチューブに置き換えることができ、腐食レベルが低い領域でも使用できます。 肉厚 0.5mm の薄肉チューブを使用してください。

2. チタンチューブは熱伝導性に優れています。 チタンの熱伝導率は17W/(mk)、アルミニウム黄銅の熱伝導率は100W/(mk)、70/30白銅の熱伝導率は29W/(mk)です。 チタンは熱伝導率が最も低い素材です。 ただし、薄肉のチタンチューブを使用すると、導体の熱伝導率はアルミニウム真鍮よりも劣りますが、90/10白銅と同等であり、70/30白銅よりも優れています。

3. チタンチューブはコスト効率が高くなります。 チタンチューブの価格は銅合金チューブと競争力があります。 チタンの密度が低いため、同じ肉厚と長さのチタン管の質量は銅合金管の質量のわずか 50% です。 チタン管の肉厚が銅合金管の50%の場合、同じ伝熱面積を持つチタン管の質量は銅合金管のわずか1/4になります。

4. チタンチューブは長寿命です。 海水中には堆積物や海洋生物が混入していることが多いため、伝熱管や伝熱管の先端に付着し、銅合金管を腐食させます。 銅合金も海水中のBrによって腐食されます。 チタンチューブにはこの欠点がありません。 特に海水中の細菌を殺すために酸素を注入する必要がある場合には、耐食性のチタンチューブが必要です。

日立、三菱、東芝などの発電所復水器には{{0}}.5mm厚のチタン溶接管が使用されており、三菱、川崎、日立、三井、神戸製鋼などの海水淡水化装置には{{0}}が使用されています。 0.5mm厚のチタン溶接パイプ。 厚さ0.5mm-0.7mmのチタン溶接パイプ。 日本は1983年までの16年間で海水淡水化装置用の薄肉チタン溶接管を世界で4,038本生産しており、これまで海水腐食による損傷は発生していない。

(1) 換気コンデンサーとインジェクションコンプレッサー

日本における本格的な海水淡水化装置は、1967年に松島カーボン株式会社が建設した2650td海水淡水化装置である。この装置のインジェクションコンプレッサーは銅合金製ではない。 チタン合金に変更後、腐食による故障は発生しませんでした。

(2)発熱コンデンサー

多段式フラッシュコンデンサーは、各段のフラッシュ室で発生した水蒸気を冷却水として海水を使用しています。 海水には堆積物や海洋生物が混入していることが多いため、それらが伝熱管や管端に付着し、銅合金管を腐食させます。 現在、MSF 淡水化装置のほぼすべての伝熱凝縮器にはチタンチューブが使用されています。 特に海水中のバクテリアを殺すために酸素を注入する必要がある場合には、耐食性のチタンチューブが必要です。

(3)熱回収凝縮器

熱回収ユニットの凝縮器は大きな伝熱面積を持っています。 経済的な理由から、通常は銅合金管が使用され、チタン管は特別な場合にのみ使用されます。 アンモニアや硫化水素などの汚染物質を含む媒体は、銅合金に深刻な腐食を引き起こす可能性があります。 1977年にドイツに輸出された3600t/d MSF海水淡水化装置では、アンモニア補助装置として銅合金の代わりにチタン合金が使用されていた。 硫化酸素による腐食により、ペルー製 3120t/dMSP 海水淡水化装置のアルミニウム真鍮管の腐食が 1 年間の使用後に発生しました。 場合。 最後に、すべての伝熱管をチタン管に置き換えました。

報告によると、1日の生産量100トンの淡水化プラントでは60,000のチタンチューブが使用されています。 1967年から1994年までの30年間に、発電用復水器52台、海水淡水化装置7台が生産され、合計11,{9}トンのチタン溶接管が使用されました。

チタンパイプまたは海水淡水化チタンパイプを手掛ける国内上場企業：

攀枝花鉄鋼バナジウムチタン（国内最大のチタン資源埋蔵量を有し、チタン材料およびチタン精鉱を生産している）は、将来の大規模なチタン需要とチタン材料生産の恩恵を受けるだろう。

Jiuli Special Materials（17 50、-0.30、-1.69%）（年間生産量 1,000 トンの海水淡水化チタンパイプ）は、段階的な海水淡水化チタンパイプの応用。

Baoti Co., Ltd. (25.53, -0.26, -1.01%) (チタン材料のリーダー) はチタン材料とチタンパイプにおいてトップクラスの総合力を有しており、急速な市場の恩恵を受けるでしょう。これからの業界の発展。

社会の発展に伴い天然資源の需要は増大し続けており、海洋資源の開発・利用への注目が高まっています。 21世紀は海洋開発の世紀だという人もいます。

海洋開発にはさまざまな機器が必要ですが、機器の機能実現は材料技術にかかっています。 チタン材料は耐食性、非磁性、総合的な機械的特性が高く、加工可能であり、海洋環境に適しています。 船舶設備用の天然構造材です。 チタン材料のこれらの特性は、新しい船舶製品や海洋工学機械装置の開発に重要な材料技術プラットフォームを提供します。 そのため、1950年代後半以降、造船および海洋工学におけるチタン材料の応用は範囲と量の両方で徐々に拡大しました。

科学技術の発展に伴い、我が国の造船業は長期にわたる応用研究を経て、船舶用チタン合金材料の技術体系を形成してきました。 この業界では、チタン冶金半製品は主に板、鍛造品、鋳物、線材、パイプなどの様々な仕様で使用されています。このうち板が最も多く70％以上を占め、鍛造品がそれに続きます。 、約15％を占め、鋳物が12％を占めます。 ワイヤーとチューブがあります。 船舶や海洋土木設備の建造品質を確保するためには、チタン素材の等方性、適度な組織、結晶粒度などの各種仕様、板材製作、曲げ加工、プレス成形、溶接、鍛造、鋳造品の準備と製造プロセス技術が必要不可欠です。 。 。 また、船舶用チタン材料は、その用途の広さから海洋環境における耐食性だけでなく、①高性能（高強度、衝撃靱性、耐疲労性）、機能性（高音響透過性）と環境条件適応性 ② 材料構築プロセスの適応性が高く、安全かつ確実に使用できる。 ③品種・仕様のシリーズ化、サポート材（対応溶接ワイヤ材等）、実用性。 低コスト。 海洋および海洋工学は、その性能と品質だけでなく、手頃な価格も重要です。 低コストは、船舶のチタン合金材料と製造プロセスに関する現在の研究の重要な目標です。