Le titane est le meilleur matériau pour les échangeurs de chaleur des équipements de dessalement de l'eau de mer

1.Boîtier en titane pour échangeur de chaleur

Au milieu des années 1900, tous les échangeurs de chaleur de l'équipement d'auto-évaporation multi-étages de 1,5 million de gallons/jour de l'usine de dessalement de St. Croix dans les îles Vierges utilisaient des tubes en titane, surmontant ainsi l'existence d'échangeurs de chaleur en alliage de cuivre. Corrosion et de nombreux autres problèmes ;

Dans les années 1970, des usines telles que St. Croix et Al Joubail utilisaient 5,7 millions de mètres de tubes en titane soudés à paroi mince, et la température maximale du chauffe-eau de mer atteignait 140 degrés. Les statistiques montrent qu'en 1995, plus de 14 millions de mètres (4 250 tonnes) de tubes en titane ont été utilisés dans les équipements de dessalement de l'eau de mer à travers le monde. Les appareils fabriqués comprennent des évaporateurs, des condenseurs, des condenseurs à pompe à jet d'air et d'autres échangeurs de chaleur.

2. Résistance à la corrosion du titane

Comme nous le savons tous, dans les milieux agressifs, le film stable de dioxyde de titane formé à la surface du titane présente une excellente résistance à la corrosion. Le film mince formé sur la soudure ou la matrice présente la même corrosivité, qu'il se trouve dans la soudure ou dans la zone de dilatation thermique. Si le film d'oxyde sur le titane est endommagé, il sera directement réparé par l'humidité ou l'eau froide.

Pour divers aciers inoxydables, la corrosion par piqûres est un problème ancien et difficile à résoudre. Le titane n'est pas seulement insensible à la corrosion par piqûres, mais il est également immunisé contre la corrosion microbienne. Sans aucun doute, pour les échangeurs de chaleur et autres équipements des usines de dessalement de l'eau de mer, cette caractéristique du titane est très importante. Les tuyaux en titane peuvent répondre à certaines exigences de performances mécaniques avec leur épaisseur de paroi minimale et sont utilisés dans des méthodes isothermes. C'est aussi très bon.

Sous l'action de la corrosion par cavitation, l'eau qui s'écoule provoque des dommages par impact sur le tube de l'échangeur de chaleur, ce qui dans certains cas entraînera des problèmes durables pour l'opérateur, en particulier lorsque des tubes en alliage cuivre-nickel sont utilisés. Lorsque la vitesse d'écoulement de l'eau de mer ne dépasse pas 30 m/s, l'utilisation de tubes en titane pour résoudre ce problème peut donner des résultats satisfaisants. Par rapport à d'autres métaux et alliages, la présence de sable et d'autres substances pulvérulentes a un impact relativement faible sur l'érosion du titane. Les chiffres spécifiques sont les suivants :

De plus, les faits ont prouvé que le titane pur industriel tel que Gr1 et Gr2 présente une résistance particulière à la fissuration par corrosion sous contrainte dans l'eau naturelle, l'eau de mer et divers chlorures.

Français Dans l'équipement de dessalement d'eau de mer en titane avec un débit d'eau de mer de 3 m/s-5m/s, le phénomène d'encrassement biologique est le plus faible et le coefficient d'encrassement de l'échangeur de chaleur en titane est d'environ 0.99-0.95. Pour le condenseur d'une centrale électrique, le facteur de rétention et de propreté du titane est de 0.90, tandis que celui de l'alliage de cuivre est de 0.85. Les résultats des tests effectués dans divers environnements montrent qu'il est raisonnable d'utiliser un facteur de propreté aussi élevé que 0,97. Il a été constaté que dans l'eau statique ou à faible débit, une couche de contamination biologique apparaîtra à la surface du titane ; cependant, contrairement à certains autres alliages traditionnels résistants à la corrosion, le titane maintient l'intégrité de la couche de film d'oxyde, ce qui fait qu'il n'est pratiquement pas endommagé par la corrosion ; il est particulièrement important que ce film d'oxyde ait la capacité de résister à l'adhérence des dépôts, réduisant ainsi la difficulté de nettoyage.

3- Matériaux courants en titane

En termes de types de matériaux, le titane pur industriel le plus utilisé est le grade ASTM 2. Les réchauffeurs d'eau de mer à température plus élevée utilisent le grade 7 ou le grade 12. Le grade 16 (Ti-0.5% Pd) a une résistance à la corrosion plus élevée, mais le coût est assez élevé.

La pratique a montré que différentes configurations d'équipements de dessalement de l'eau de mer peuvent affecter de manière significative le contrôle de la corrosion caverneuse et de la corrosion galvanique. Un appareil utilise un écoulement d'eau parallèle ou longitudinal. Cette conception nécessite un long tuyau (plus de 15 m). La température de l'eau de mer atteint 130 degrés. Le matériau du tuyau en titane utilisé est Gr7, Gr12 ou Gr16. Au contraire, les équipements à écoulement horizontal uniquement dans la partie chauffante (ou) les deuxième et troisième sections d'évaporation à l'avant sont des tubes en titane avec une résistance à la corrosion plus élevée. De plus, le titane lui-même ne nécessite pas l'utilisation d'additifs, de revêtements, d'anodes sacrificielles ou de protection cathodique à courant appliqué pour la protection contre la corrosion. Dans l'échangeur de chaleur à plaques tubulaires ou à métaux mixtes de type réservoir d'eau, des matériaux avec une résistance à la corrosion plus faible sont nécessaires.

4- Avantages du titane pour les échangeurs de chaleur :

Les faits ont prouvé que, par rapport à la structure d'échangeur de chaleur traditionnelle, l'échangeur de chaleur en titane prétraité présente des avantages exceptionnels. Il réduit le temps pendant lequel l'équipement est dans un état stagnant et l'interruption de travail, et crée même des miracles inattendus. L'échangeur de chaleur en titane peut être librement conçu en groupe ou en groupe, limitant ainsi voire minimisant les vibrations et favorisant l'optimisation des performances thermiques. La nouvelle structure de plaque tubulaire et de plaque de support permet d'utiliser des tubes en titane à paroi mince. En conséquence, l'efficacité du transfert de chaleur est plus élevée, le coût est inférieur et la corrosion galvanique est limitée. Il a été rapporté qu'après l'utilisation de condensateurs en titane, la productivité de l'industrie électrique a augmenté d'environ 3 %-4%.

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