Merevee magestamine seab soojusvahetusseadmetele erakordsed nõudmised. Kõrge kloriidi kontsentratsiooni, kõrgendatud töötemperatuuri ja pideva voolu kombinatsioon loob keskkonna, kus tavapärased materjalid lagunevad kiiresti. Titaan pakub erakordset vastupidavust merevee ja kloriidi{2}}indutseeritud korrosioonile, kuid tahked titaantoru lehed on suurtes-magestamisrajatistes liiga kallid. See majanduslik piirang on viinud tööstuse elegantse lahenduse poole: titaan{5}}plakeeritud terastoru lehed, mis on toodetud plahvatusohtliku keevitamise teel.
- Korrosiooniprobleem magestamissoojusvahetites
Magestamistehased, mis kasutavad mitmeastmelist kiir- (MSF), mitme efektiga destilleerimist (MED) või pöördosmoosi (RO) protsesse, toetuvad suurel määral kest-ja -torusoojusvahetitele. Need seadmed käitlevad soolvett kõrgel temperatuuril, jättes torulehed pidevale kloriidioonide rünnakule. Titaanil ja selle sulamitel on suurepärane vastupidavus mereveele, kloriidilahustele ja vedeliku erosioonile,{6}}mis muudab need ranniku- ja riimveega jahutatavates süsteemides eelistatud metalliks. Metall moodustab oksüdeeriva keskkonnaga kokkupuutel loomulikult tiheda ja stabiilse oksiidkile, pakkudes kaitset korrosiooni ja pragude eest, mis kahjustavad roostevaba terast ja vasesulamid soolalahuses.
Takistuseks on alati olnud kulu. Titaan on kallis ja terve torulehe valmistamine tahkest titaanist ajab seadmeid suurte magestamisrajatiste puhul üle praktiliste piiride. Siin tulevad pildile plakeeritud materjalid.
Plahvatusohtlik keevitamine
Plahvatusohtlik keevitamine, tuntud ka kui plahvatuslik kattekiht, jääb titaankomposiitplaatide tootmiseks domineerivaks tööstuslikuks meetodiks. Protsess kasutab kontrollitud detonatsioone, et kiirendada titaanist katteplaati suurel kiirusel terassubstraadi poole. Löögisurve tekitab ümbritseval temperatuuril metallurgilise sideme kahe erineva metalli vahel -tahke-keevitusprotsessis, mis väldib liitkeevitusega seotud liideseühendeid ja termilisi moonutusi.
Saadud liidesel on iseloomulik laineline morfoloogia, mis on eduka plahvatusohtliku keevitamise tunnus. See perioodiline laine struktuur, mille lainepikkused ja amplituudid on tavaliselt mõõdetavad sadades mikronites, tuleneb plastilistest nihkelainetest ja intensiivsest lokaalsest segamisest detonatsiooni ajal. Laineliides tagab lamedate liidestega võrreldes suurepärase mehaanilise blokeerimise ja sideme tugevuse, kusjuures dokumenteeritud nihketugevused ulatuvad 150–200 MPa. Mõnes rakenduses ületab liidese nihketugevus 210 MPa.
Torulehtede valmistamine ja jõudlus
Plahvatusohtliku keevitamise teel toodetud titaan{0}}kattega torulehtedel on kombineeritud titaanikiht-tavaliselt kaubanduslikult puhtast 1. või 2. klassist titaanist- ja süsinikterasest aluspinnaga, nagu SA516 Gr.70 või Q345R. Titaanikihi paksus jääb üldiselt vahemikku 3–8 mm, mis tagab piisava korrosioonikindluse pikaajaliseks{11}}mereveega kokkupuuteks. Terasest põhimik tagab konstruktsiooni tugevuse ja jäikuse, mis on vajalik torukimpude toetamiseks ja survekoormuse talumiseks, samas kui titaankattega vooderdis saab hakkama söövitava soolvee keskkonnaga.
Metallurgiline side kahe kihi vahel on terviklik ja pidev, vastates ASTM B898 nõuetele, mis on standardspetsifikatsioon reaktiivse ja tulekindla metalliga kaetud plaadi jaoks, mis on mõeldud kasutamiseks surveanumates. Sajaprotsendiline ultrahelikontroll kontrollib sideme terviklikkust, kusjuures kvalifikatsioonistandardid nõuavad tavaliselt 98% või kõrgemat võlakirjamäära.
Titaan{0}}kattega torulehtede majanduslik põhjendus on veenev. Võrreldes tahke titaaniga vähendab plakeeritud konstruktsioon materjalikulusid 35–50 protsenti. Mõnede hinnangute kohaselt on kokkuhoid umbes 40 protsenti, säilitades samal ajal samaväärse korrosioonikindluse. See kulutõhusus muudab titaani suurepärase merevee korrosioonikindluse kättesaadavaks suuremahuliste-magestamisprojektide jaoks, kus tahke titaan oleks majanduslikult ebapraktiline.
Valmistamine nõuab hoolikat tähelepanu detailidele. Plakeeritud plaatides toruaukude puurimiseks on vaja karbiid-otstega tööriistu, mille lõikekiirused on vahemikus 15–20 m/min, et vältida titaanikihi delaminatsiooni. Toru -toru-lehtkeevitus peab liidese oksüdatsiooni vältimiseks kasutama inertgaasi varjestust-tavaliselt argooni-vooluga vahemikus 90–110 A. Arvestustemperatuur peaks jääma 300 kraadi juurde või alla selle, et vähendada vesiniku hapruse ohtu. Titaaniga kaetud torulehtede ja terastorude üleminekuühendused tehakse tavaliselt titaan{14}terasest üleminekudetailide abil.
Välikogemus plahvatusohtlike -keevitatud titaan-kattega torulehtedega magestamisteenuses on olnud positiivne. Merevee magestamistehastes läbiviidud jõudluskatsed näitavad järjepidevat soojustõhususe säilitamist isegi kõrge soolsusega keskkondades. Titaankate säilitab oma passiivse oksiidkile terviklikkuse termilise tsükli tingimustes ning dokumenteeritud toimivus on temperatuurivahemikus -40 kuni 300 kraadi. Pikaajalised kokkupuuteuuringud merekeskkonnas ei näita pärast kümneaastast pidevat töötamist praktiliselt mingit mõõdetavat korrosiooni.
Titaan{0}}kattega torulehtede tootmine magestamise jaoks järgib kehtestatud standardeid, sealhulgas ASTM B898 ja Hiina standardit NB/T 47002.3. Kvaliteedi tagamise protokollid hõlmavad sideliidese ultraheli testimist, nihketugevuse mehaanilist testimist ja toru aukude mustrite mõõtmete kontrollimist. Need standardid tagavad, et plakeeritud torulehed vastavad surveanuma kasutuses samadele jõudluskriteeriumidele kui tahke titaan.
Kuna merevee magestamise võimsus kasvab ülemaailmselt, kasvab vastavalt nõudlus kulusäästlike{0}}korrosioonikindlate-soojusvahetuskomponentide järele. Titaan-kaetud terastorude lehtede plahvatusohtlik keevitamine pakub küpset ja tõestatud tehnoloogiat, mis tasakaalustab korrosioonikindlust kapitalikuludega. Protsessi käigus saadakse usaldusväärsed metallurgilised sidemed, materjalid vastavad kehtestatud tööstusstandarditele ja kasutuskogemus kinnitab pikaajalist-vastupidavust merevee teenindamisel. Magestamistehase projekteerijatele ja operaatoritele on titaan{7}}kattega torulehed praktiline lahendus ühele tööstuse püsivatest materjalidega seotud väljakutsetest.
