El titanio es el mejor material para los intercambiadores de calor de los equipos de desalinización de agua de mar

1. Caja de titanio para intercambiador de calor.

A mediados de los años 90, todos los intercambiadores de calor de los equipos de autoevaporación multietapa de 1,5 millones de galones/día de la planta desalinizadora de St. Croix en las Islas Vírgenes usaban tubos de titanio, superando así la existencia de intercambiadores de calor de aleación de cobre. Corrosión y muchos otros problemas;

En la década de 1970, fábricas como St. Croix y Al Joubail utilizaron 5,7 millones de metros de tubos de titanio soldados de pared delgada, y la temperatura máxima del calentador de agua de mar alcanzó los 140 grados. Las estadísticas muestran que en 1995, se utilizaron más de 14 millones de metros (4.250 toneladas) de tubos de titanio en equipos de desalinización de agua de mar en todo el mundo. Los dispositivos fabricados incluyen evaporadores, condensadores, condensadores de bomba de chorro de aire y otros intercambiadores de calor.

2. Resistencia a la corrosión del titanio.

Como todos sabemos, en medios agresivos, la película estable de dióxido de titanio que se forma sobre la superficie del titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión. La película fina que se forma sobre la soldadura o la matriz exhibe la misma corrosividad independientemente de si se encuentra en la soldadura o en la zona de expansión térmica. Si la película de óxido sobre el titanio se daña, se reparará directamente con humedad o agua fría.

En el caso de diversos aceros inoxidables, la corrosión por hoyuelos es un problema antiguo y difícil de resolver; y el titanio no solo no se ve afectado por la corrosión por hoyuelos, sino que también es inmune a la corrosión microbiana. Sin duda, para los intercambiadores de calor y otros equipos de las plantas de desalinización de agua de mar, esta característica del titanio es muy importante. Las tuberías de titanio pueden cumplir algunos requisitos de rendimiento mecánico con su espesor de pared mínimo y se encuentran en métodos isotérmicos. También es muy bueno.

Bajo la acción de la corrosión por cavitación, el agua que fluye provoca daños por impacto en las tuberías del intercambiador de calor, lo que en algunos casos provocará problemas duraderos para el operador, especialmente cuando se utilizan tuberías de aleación de cobre y níquel. Cuando la velocidad del flujo de agua de mar no supera los 30 m/s, el uso de tuberías de titanio para resolver este problema puede lograr resultados satisfactorios. En comparación con otros metales y aleaciones, la presencia de arena y otras sustancias en polvo tiene un impacto relativamente pequeño en la erosión del titanio. Las cifras específicas son las siguientes:

Además, los hechos han demostrado que el titanio puro industrial como Gr1 y Gr2 tiene una resistencia especial al agrietamiento por corrosión bajo tensión en agua natural, agua de mar y varios cloruros.

En el equipo de desalinización de agua de mar de titanio con un caudal de agua de mar de 3 m/s-5m/s, el fenómeno de ensuciamiento biológico es el más leve y el coeficiente de ensuciamiento del intercambiador de calor de titanio es de aproximadamente 0.99-0.95. Para el condensador de una planta de energía, el factor de retención y limpieza del titanio es 0.90, mientras que el de la aleación de cobre es 0.85. Los resultados de las pruebas realizadas en varios entornos muestran que es razonable utilizar un factor de limpieza tan alto como 0,97. Se ha descubierto que en agua estática o de movimiento lento, aparecerá una capa de contaminación biológica en la superficie del titanio; sin embargo, a diferencia de otras aleaciones tradicionales resistentes a la corrosión, el titanio mantiene la integridad de la capa de película de óxido, por lo que básicamente no se daña por la corrosión; es especialmente importante que esta película de óxido tenga la capacidad de resistir la adhesión de depósitos, reduciendo así la dificultad de limpieza.

3- Materiales comunes de titanio

En términos de tipos de materiales, el titanio puro industrial más utilizado es el grado 2 de ASTM. Los calentadores de agua de mar de mayor temperatura utilizan el grado 7 o el grado 12. El grado 16 (Ti-0.5% Pd) tiene mayor resistencia a la corrosión, pero el costo es bastante elevado.

La práctica ha demostrado que las diferentes configuraciones de los equipos de desalinización de agua de mar pueden afectar significativamente al control de la corrosión por grietas y la corrosión galvánica. Un dispositivo utiliza un flujo de agua paralelo o longitudinal. Este diseño requiere una tubería larga (más de 15 m). La temperatura del agua de mar alcanza los 130 grados. El material de la tubería de titanio utilizada es Gr7, Gr12 o Gr16. Por el contrario, el equipo de flujo horizontal solo en la parte de calentamiento (o) la segunda y tercera secciones de evaporación en la parte delantera son tubos de titanio con mayor resistencia a la corrosión. Además, el titanio en sí no requiere el uso de aditivos, recubrimientos, ánodos de sacrificio o protección catódica actual aplicada para la protección contra la corrosión. En el intercambiador de calor de metal mixto de tipo placa de tubo o tipo tanque de agua, se requieren materiales con una resistencia a la corrosión más débil.

Ventajas del titanio para intercambiadores de calor:

Los hechos han demostrado que, en comparación con la estructura tradicional de intercambiador de calor, el intercambiador de calor de titanio preprocesado tiene ventajas sobresalientes. Reduce el tiempo en que el equipo está en estado estancado y la interrupción del trabajo, e incluso crea milagros inesperados. El intercambiador de calor de titanio se puede diseñar libremente en un grupo o en un grupo, lo que limita o incluso minimiza la vibración y promueve la optimización del rendimiento térmico. La nueva estructura de placa de soporte y placa de tubos permite utilizar tubos de titanio de paredes delgadas. Como resultado, la eficiencia de transferencia de calor es mayor, el costo es menor y la corrosión galvánica es limitada. Hay informes de que después del uso de condensadores de titanio, la productividad de la industria energética ha aumentado aproximadamente un 3%-4%.

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