Обезсоляването на морската вода поставя извънредни изисквания към топлообменното оборудване. Комбинацията от високи концентрации на хлорид, повишени работни температури и непрекъснат поток създава среда, в която конвенционалните материали бързо се разграждат. Титанът предлага изключителна устойчивост на морска вода и корозия,-предизвикана от хлорид, но твърдите титаниеви тръбни листове остават непосилно скъпи за-мащабни съоръжения за обезсоляване. Това икономическо ограничение насочи индустрията към елегантно решение: стоманени тръбни листове, покрити с-титан, произведени чрез експлозивно заваряване.
- Предизвикателството на корозията в топлообменниците за обезсоляване
Инсталациите за обезсоляване, независимо дали използват процеси на много-флаш (MSF), много-дестилация (MED) или обратна осмоза (RO), разчитат в голяма степен на кожухотрови-и-тръбни топлообменници. Тези устройства обработват солен разтвор при повишени температури, излагайки тръбните листове на непрекъсната атака от хлоридни йони. Титанът и неговите сплави показват изключителна устойчивост на морска вода, хлоридни разтвори и флуидна ерозия-свойства, които ги правят предпочитан метал за крайбрежни и солени-системи с водно охлаждане. Металът естествено образува плътен, стабилен оксиден филм, когато е изложен на окислителна среда, осигурявайки защита срещу точкова корозия и атака на пукнатини, които засягат неръждаемите стомани и медните сплави при работа с физиологичен разтвор.
Пречката винаги са били разходите. Титанът е скъп и производството на цяла тръбна плоча от твърд титан води до разходи на оборудването над практическите граници за големи инсталации за обезсоляване. Това е мястото, където облечените материали влизат в картината.
Експлозивно заваряване
Експлозивното заваряване, известно също като експлозивно облицоване, остава доминиращият индустриален метод за производство на титанови композитни плочи. Процесът използва контролирани детонации за ускоряване на титаниева облицовка към стоманен субстрат с висока скорост. Ударното налягане генерира металургична връзка между двата различни метала при околни температури-процес на заваряване в твърдо- състояние, който избягва междинните съединения и термичното изкривяване, свързани със заваряването чрез стопяване.
Полученият интерфейс показва характерна вълнообразна морфология, признак на успешно заваряване с експлозив. Тази периодична вълнова структура, обикновено с дължини на вълните и амплитуди, измерими в стотици микрони, е резултат от пластични срязващи вълни и интензивно локализирано разбъркване по време на събитието на детонация. Вълнообразният интерфейс осигурява превъзходно механично заключване и здравина на свързване в сравнение с плоските интерфейси, като документираните якости на срязване достигат 150–200 MPa. В някои приложения границата якост на срязване надвишава 210 MPa.
Производство и производителност на тръбни листове
Покритите с титан -тръбни листове, произведени чрез експлозивно заваряване, комбинират титанов слой-обикновено търговски чист титан от клас 1 или клас 2-с подложка от въглеродна стомана като SA516 Gr.70 или Q345R. Дебелината на титаниевия слой обикновено варира от 3 до 8 mm, осигурявайки достатъчна устойчивост на корозия при дългосрочно-излагане на морска вода. Стоманеният субстрат осигурява структурната здравина и твърдост, необходими за поддържане на тръбни снопове и издържане на натоварвания под налягане, докато титаниевата облицовка се справя с корозивната среда на саламура.
Металургичната връзка между двата слоя е интегрална и непрекъсната, отговаряща на изискванията на ASTM B898, стандартната спецификация за реактивна и огнеупорна метална плоча, предназначена за използване в съдове под налягане. Сто процента ултразвукова инспекция проверява целостта на връзката, като стандартите за квалификация обикновено изискват процент на връзка от 98% или по-висок.
Икономическата аргументация за{0}}облечените с титан тръбни листове е убедителна. В сравнение с твърдия титан, плакираната конструкция намалява разходите за материали с 35 до 50 процента. Според някои оценки спестяванията са приблизително 40 процента, като същевременно се поддържа еквивалентна устойчивост на корозия. Тази ефективност на разходите прави превъзходната устойчивост на корозия на титана в морската вода достъпна за широкомащабни-проекти за обезсоляване, където твърдият титан би бил икономически непрактичен.
Изработката изисква внимателно отношение към детайла. Пробиването на дупки за тръби в облицовани плочи изисква инструменти с карбидни-върхове със скорости на рязане, поддържани в диапазона 15–20 m/min, за да се предотврати разслояването на титанов слой. Заваряването на тръба-към-тръбна плоча трябва да използва екраниране от инертен газ-обикновено аргон-с токове в диапазона 90–110 A, за да се избегне междинно окисление. Проектните температури трябва да останат на или под 300 градуса, за да се намалят рисковете от водородна крехкост. Преходните фуги между тръбните листове с титаново покритие и стоманените тръбопроводи обикновено се осъществяват с помощта на преходни части от титанова -стомана.
Опитът на терен със заварени с експлозив-титан-тръбни листове в услугата за обезсоляване е положителен. Тестването на ефективността в инсталации за обезсоляване на морска вода демонстрира постоянно поддържане на топлинна ефективност дори в среда с висока-соленост. Титановата облицовка запазва целостта на пасивния си оксиден филм при условия на термичен цикъл, с документирана производителност в температурни диапазони от -40 градуса до 300 градуса. Проучванията за дългосрочна експозиция в морска среда не показват почти никаква измерима корозия след десетилетие непрекъсната експлоатация.
Производството на тръбни листове с- титаново покритие за приложения за обезсоляване следва установени стандарти, включително ASTM B898 и китайски стандарт NB/T 47002.3. Протоколите за осигуряване на качеството включват ултразвуково изпитване на свързващия интерфейс, механично изпитване на якостта на срязване и проверка на размерите на моделите на отворите на тръбите. Тези стандарти гарантират, че плакираните тръбни листове отговарят на същите критерии за производителност като твърдия титан при обслужване на съдове под налягане.
Тъй като капацитетът за обезсоляване на морска вода продължава да се разширява в световен мащаб, търсенето на ценово-ефективни, устойчиви на корозия-компоненти за топлообмен ще нараства съответно. Експлозивното заваряване на покрити с титан -стоманени тръбни листове предлага зряла, доказана технология, която балансира устойчивостта на корозия спрямо капиталовите разходи. Процесът създава надеждни металургични връзки, материалите отговарят на установените индустриални стандарти, а експлоатационният опит потвърждава дългосрочната-трайност при работа с морска вода. За проектантите и операторите на инсталации за обезсоляване тръбните листове с -титаново покритие представляват практично решение на едно от постоянните предизвикателства на индустрията с материалите.
