[ 信息发布:本站 | 发布时间:2023-07-06 | 浏览:1180次 ]

钛抗海水腐蚀的能力比其它所有金属都好，无论是在静止的或高速流动的海水中钛都具有特殊的稳定性。因此，钛是海水淡化装置的理想材料。钛在这个领域的应用数量将越来越大。钛抗海水和海洋空气腐蚀能力很强， 而且强度大， 重量轻， 是造船工业的理想结构材料，已广泛应用在各种舰艇、深水潜艇的许多部件中。

目前海水淡化已遍及全世界 60 多个国家和地区，全球有海水淡化厂 600 万多座，海水淡化日产量约 3500 万吨左右，并且以每年 10％以上的速度在增加。海水淡化已经成为解决缺水问题最佳方法之一。目前全球主流的海水淡化方法主要有多级闪蒸法（ MSF）、低温多效蒸馏法（ LT-MED ）和反渗透膜法（ RO）三种。三种方法各有优缺点，适用的条件和范围也不同。我国主要是应用 LT-MED 和 RO 两种方法，未来几年当时中国将有多个海水淡化项目启动。未来 3-5 年海水淡化将有很大发展空间。

取决于现今技术对于海水淡化大规模应用已具备成本优势， 相比较南水北调来说吨水成本更低，国家出台一系列鼓励政策，未来 10 年海水淡化规模将是现在的 5 倍。海水淡化设备用钛合金取代铜合金是未来趋势。钛材多方位的优势决定了未来在海水淡化管领域的广泛应用空间，预计未来十年，中国海水淡化钛管需求量约为 9500-23520 吨，全球约为140.63-281.25 万吨。虽然国内初步测算需求量并不大，但国内需求只占国际需求总量的1.6%，可以说整体发展空间非常巨大。

NO.1 钛管用于海水淡化的主要特性：

1 、密度小，比强度（强度 / 比重）高

金属钛的密度为 4.51g/cm3 ，高于铝而低于钢、铜、镍。但比强度位于金属之首，是不锈钢的 3 倍，是铝合金的 1.3 倍；

2 、耐腐蚀性能好

钛是一种非常活泼的金属， 其平衡电位很低， 在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定， 如钛在氧化性、 中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中， 钛表面生成一层致密的、 附着力强、 惰性大的氧化膜， 保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在 315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。

3 、换热性能好

金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低， 但由于钛优异的耐腐蚀性能， 所以壁厚可以大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热组，太表面不结垢也可减少热阻，使钛的换热性能显著提高。

4 、耐热性能好

新型钛合金可在 600℃或更高的温度下长期使用。

5 、化工耐低温性能好

钛合金 TA7（Ti-5Al-2.5Sn ）,TC4(Ti-6Al-4V) 和 Ti-2.5Zr-1.5Mo 等为代表的低温钛合金 ,其强度随温度的降低而提高 , 但塑性变化却不大。

6 、抗拉强度与其屈服强度

这一性能说明了其屈强比 （抗拉强度 / 屈服强度)高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。

NO.2 钛管用于海水淡化的优点：

海水淡化设备中钛管将逐渐替代原来的铜合金管，两者相比，钛管具有以下优点：

1 、钛管的用材少。同样作业条件下，钛管的壁厚更薄，管材用量更少。一般，铜合金管等壁厚为0.9mm-1.2mm ；用钛管代替，在腐蚀性小的地方，可用壁厚为 0.5mm 的薄壁管。

2、钛管的导热性好。钛热导率为 17W/(m·k)，铝黄铜的为 lOOW/（m·k），70/30 白铜的为 29W／(m·k)，钛的热导率最小．但使用薄壁钛管，导热性虽然比铝黄铜差，但与 90／10白铜相当 ，比 70/30 白铜的要好。

3、钛管的性价比更高。钛管价格可与铜合金管抗衡，由于钛的密度低，壁厚相同时，同等长度的钛管质量只是铜合金管的 50％，当钛管壁厚为铜合金管的 50％时，相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的 1/4．可见，钛管在价格方面是有竞争力的。

4、钛管的使用寿命更长。由于海水常混有泥沙、 海生物，它们在传热管内及管端附着，会侵蚀铜合金管，铜合金还会受海水中 Bｒ-的腐蚀。而钛管就不会出现这种问题，特别是为了杀死海水中的细菌，不得不注入氧时，更需使用耐蚀性好的钛管。

NO.3 国外钛材的开发和应用

日立，三菱及东芝生产的电站冷凝器，使用了厚 0.5mm的钛焊管，三菱、川崎、日立，三井以及神户制钢等公司生产的海水淡化装置，使用了厚0.5ｍｍ－0.7ｍｍ的钛焊管。到1983年，在 16 年的时间里，日本生产了用于世界各地海水淡化设备的薄壁钛焊管4038 t，至今未发生因海水腐蚀而损坏的现象。

(1) 通风凝结器和喷射压气机

日本真正的海水淡化设备是1967年由松岛碳矿株式会社建成的 2650 t/d海水淡化设备。该装置的通风凝结器及喷射压气机的传热管和管板，由于受海水中 Bｒ- 的腐蚀，不能用铜合金，换用钛后，没发生过因腐蚀导致的故障。

(2) 热放出部冷凝器

多级闪蒸冷凝器是将海水作冷却水，冷却各级闪速室产生的水蒸气，由于海水常混有泥沙、海生物，它们在传热管内及管端附着，侵蚀铜合金管。因此，现在几乎所有的 MSF型海水淡化设备的传热冷凝器上都使用了钛管。特别是为了杀死海水中的细菌，不得不注入氧时，更需使用耐蚀性好的钛管。

(3) 热回收部冷凝器

热回收部冷凝器传热面积较大，由于经济原因，现通常使用铜合金管，仅在特殊场合使用钛管，如含有氨或硫化氢等污染物的介质对铜合金的腐蚀剧烈。1977 年，向德国出口的 3600 t/d的 MSF型淡化装置，由于它是氨的附属设备，不能用铜合金，而采用了钛；由于硫化氧的腐蚀，秘鲁的 3120ｔ/ ｄMSP型淡化设备，使用 1 年后铝黄铜管就发生了腐蚀，最后将全部传热管换成了钛管。

据报道，日产百吨的海水淡化装置用钛管达 6 万根。从 1967 年至 1994 年，在近 30年的时间里，共生产了 52 套原于能级火力发电用冷凝器和 7 套海水淡化设备，共计使用钛焊管 11000ｔ。

NO.4 国内相关上市公司

国内涉及钛管或者海水淡化钛管的上市公司：

攀钢钒钛( 钛资源储量全国最大，生产钛材和钛精矿 ) ，未来受益于钛需求的大幅放量和钛材的投产；

久立特材 (17.50,-0.30,-1.69%)( 海水淡化钛管 1000 吨) ，受益于海水淡化钛管的逐步应用；

宝钛股份 (25.53,-0.26,-1.01%)( 钛材龙头 ) ，钛材和钛管综合实力领先，受益于行业未来的快速发展。

NO.5 造船工业

随着社会的发展，人类对自然资源的需求越大，开发与应用海洋资源愈来愈受到重视，有人说，21 世纪是海洋开发的世纪。

开发海洋需要各种装备，而任何装备功能的实现依赖于材料技术。钛材具有适应于海洋环境的特性，如耐蚀性、无磁性、高的综合力学性能和机械加工性等， 是一种天然的海洋装备结构材料。钛材的这些特性， 给研发新的船舶产品、 海洋工程机械和装置提供了重要的材料技术平台， 因此从上世纪 50 年代末开始， 钛材在船舶和海洋工程中的应用， 不仅领域逐步拓宽，而且用量也随之增大。

中国船舶行业随着科学技术的发展， 经长期应用研究， 已形成船用钛合金材料技术体系。在本行业中使用钛材冶金半成品主要有各种不同规格的板材、 锻件、铸件、丝材和管材， 其中板材用量最大，约占70 ％以上，锻件次之，约为 15 ％，铸件12％，其余是丝材和管材。要保证船舶和海洋工程装备的建造质量， 各类不同规格钛材的各向同性、 组织形态和晶粒大小适中、 板材生产、 弯曲、 冲压成型、 焊接， 锻件与铸件的制备， 制造工艺技术是关键，此外， 国内船用钛合金研发经验还表明， 一种新的钛合金材料用于船舶制品， 必须进行大型结构模拟的验证性试验，以考察其使用性，建立相应的实验技术。

船用钛材由于应用领域范围广泛， 除要求耐海洋环境腐蚀的共性外， 其它研究重点则是：①高性能 （较高强度、 抗冲击韧性、 抗疲劳性）、高功能 （高透声性） ，且适应使用环境工况；②材料建造工艺适应性、 使用安全可靠性；③品种／规格系列化、 材料的配套性（如相应的焊丝材料）、实用性；低成本。船舶及海洋工程是靠它的性能和质量，更要看它的价格是否可以接受， 低成本是当前船用钛合金材料及制造工艺研究的重要目标， 国内外对钛合金低成本研究相当活跃。