Titāna sakausējuma plāksnes: viegla korozijai izturīga galveno komponentu revolūcija enerģijas nozarē

Pēdējos gados, kad enerģijas nozare arvien vairāk ir prasījusi augstāku efektivitāti, uzticamību un ilgāku aprīkojuma kalpošanas laiku,titāna sakausējuma plāksnes, ar augsto specifisko izturību, lielisko izturību pret koroziju un izcilu noguruma veiktspēju, ir pakāpeniski aizstājuši tradicionālos materiālus galvenajos komponentos, piemēram, tvaika turbīnu asmeņos un ģeneratoru aizsarga gredzenos, kļūstot par galveno spēku, kas virza nozares tehnoloģisko uzlabojumu. Šis raksts, pamatojoties uz īpašiem lietojumprogrammu scenārijiem, analizēs, kā titāna sakausējuma plāksnes atrisina strāvas aprīkojuma "materiāla sašaurinājumu".

 

 Tradicionālais izaicinājumsgezs

Pēdējie pāris tvaika turbīnu zema spiediena posma posmi ir pastāvīgi pakļauti augstai temperatūrai, augstu mitrumu un korozīvu barotni (piemēram, hlorīdu joni no kondensatora noplūdes, sulfīdiem). Tradicionālajiem martensīta hroma nerūsējošā tērauda (piemēram, CR13 tērauda) asmeņiem to lielā blīvuma dēļ (aptuveni 7,85 g/cm³) ir jāiztur ievērojami centrbēdzes spēki ātrgaitas rotācijas laikā, kas var izraisīt noguruma lūzumus asmeņu saknē; Turklāt to izturība pret bedrēm un plaisu korozija nav pietiekama, un korozijas vietas var viegli kļūt par plaisu avotiem, ievērojami saīsinot asmeņu kalpošanas laiku.

 Titāna sakausējuma šķīdums

1. Viegla un stresa samazināšana: titāna sakausējuma blīvums ir tikai 4,51 g/cm³ (piemēram, Ti-6Al-4V sakausējums), asmeņa svara samazināšana par 40% un ievērojami samazinot centrbēdzes spēku asmeņu saknē, palielinot noguruma kalpošanas laiku vairāk nekā 3 reizes;

2. Korozijas pretestības izrāviens: Titāna sakausējuma virsma veido blīvu oksīda plēvi, nodrošinot CR13 tērauda korozijas izturību 5-8 reizes vairāk nekā sāls saturošu tvaiku, pilnībā novēršot pitting un plaisu koroziju;

3. Stabila noguruma veiktspēja: gaisā Ti-6Al-4V sakausējuma noguruma stiprums ir par 30% lielāks nekā CR13 tērauda; 3,5%NaCl šķīdumā CR13 tērauda noguruma stiprums samazinās par 60%-80%, savukārt titāna sakausējuma veiktspēja gandrīz neietekmē.

 Lietojumprogrammu rezultāti

Elektrostacijas renovācijas projektā, aizstājot zemā spiediena sekcijas pēdējos divus asmeņus ar titāna sakausējumiem, lāpstiņas kalpošanas laiks palielināja no 3 gadiem līdz 8 gadiem, samazināja uzturēšanas izmaksas par 65%un uzlaboja vienības efektivitāti par 1,2%.

 Tradicionālie materiālu ierobežojumi

Ģeneratoru aizsarga gredzeniem ir jāiztur milzīgais centrbēdzes spēks, ko rada rotora ātrgaitas rotācija, kā arī pretojas stresa korozijas plaisāšanai (SCC) ūdens vidē. Pašreizējam vispārizglītojošajam materiālam, austenītiskajam Fe-Mn-CR sakausējumam, lai arī tam ir noteikts spēks, ir divi galvenie trūkumi:

1. Stresa korozijas jutība: tas ir pakļauts SCC hlorīda jonu saturošā vidē, izraisot pēkšņus asmeņu lūzumus;

2. Magnētiskie traucējumi: sakausējuma atlikušais magnētisms var ietekmēt ģeneratora elektromagnētisko veiktspēju, kam nepieciešama papildu demagnetizācijas apstrāde.

 Titāna sakausējuma priekšrocības

1. Nav magnētisms: Titāna sakausējums ir neferromagnētisks materiāls un netraucēs elektriskā ģeneratora magnētiskajam laukam;

2. Super augsta izturība un izturība: Ti-6Al-4V sakausējuma stiepes izturība ir vairāk nekā 1000 MPa, un izturība pret lūzumu (KIC) ir lielāka vai vienāda ar 60 MPa · m¹/², ievērojami pārsniedzot Fe-Mn-CR sakausējuma sakausējumu;

3. Pretestība stresa korozijai: piemēram, 3,5% NaCl šķīdumā titāna sakausējuma aizsarga gredzena korozijas kritiskais spriegums (σth) ir 2,5 reizes lielāks nekā Fe-MN-CR sakausējuma, nodrošinot ilgtermiņa drošu darbību.

 Lietojumprogrammas korpuss

Ģeneratora aizsarga gredzenu uzlabošanas projektā hidroenerģijas stacijas stacijas gredzenos pēc titāna sakausējuma aizsargu gredzenu izmantošanas aprīkojums ir nepārtraukti darbojies 5 gadus bez plaisām, savukārt sākotnējie Fe-Mn-CR sakausējuma aizsargu gredzeni bija jāmaina vidēji ik pēc 2 gadiem, kā rezultātā kopējās izmaksas samazināja par 70%.

Lai arī titāna sakausējuma vienības cena ir augstāka nekā nerūsējošā tērauda cena, tā ievērojamās izmaksu priekšrocības visā dzīves ciklā ir:

Pagarināts kalpošanas laiks: Titāna sakausējuma komponentu kalpošanas laiks ir 3–5 reizes vairāk nekā tērauda, ​​samazinot biežo nomaiņu izmaksas;

Efektivitātes uzlabošana: viegls svars samazina enerģijas patēriņu. Piemēram, pēc tvaika turbīnas asmeņu svara samazināšanas vienības efektivitāte palielinās par 0,8%-1,5%;

Apkopes vienkāršošana: Korozijas pretestība samazina uzturēšanas dīkstāvi, un gada darbības laiku var palielināt par 200-300 stundām.

Saskaņā ar Ķīnas enerģijas aprīkojuma materiālu asociācijas statistiku pēc titāna sakausējuma izmantošanas viena liela mēroga enerģijas ražošanas vienība (1000MW līmenis) 10 gadu laikā var ietaupīt vairāk nekā 20 miljonus juaņu ar ieguldījumu atdeves likmi 180%.

Tā kā titāna materiālu izmaksu samazināšanās (titāna plākšņu vietējā cena pēdējos piecos gados ir samazinājusies par 35%) un apstrādes tehnoloģiju (piemēram, precīzas ritēšanas un 3D drukāšanas) termiņš), titāna sakausējumu pielietojums enerģijas nozarē paplašinās no augstas klases vienībām uz parastajām vienībām. Paredzams, ka līdz 2030. gadam titāna asmeņu tirgus daļa Ķīnā pārsniegs 40%, un ģeneratoru aizsarga gredzenu titāna leģēšanas ātrums sasniegs 60%, veicinot visaptverošu enerģijas aprīkojuma uzlabošanu uz "augstu efektivitāti, zemu oglekļa un ilgu kalpošanas laiku".

Titāna sakausējuma plākšņu veiksmīga pielietošana enerģijas nozarē ir perfekta materiālu zinātnes un inženierzinātņu prakses kombinācija. Sākot ar tvaika turbīnu asmeņu "korozijas kļūmes" problēmas risināšanu līdz ģeneratoru aizsarga gredzenu "stresa korozijas" sašaurināšanai, titāna sakausējumi pārveido enerģijas aprīkojuma galveno konkurētspēju ar to trim galvenajām priekšrocībām "viegla, korozijas izturība un augsta veiktspēja", nodrošinot galveno materiālo atbalstu globālai pārveidošanai.

Baoji Yibaite New Materials Technology Co., Ltd

Labākais titāna produktu ražotājs un piegādātājs par labāko cenu.

Pieprasiet cenu