Applicazione dei tubi riscaldanti in titanio nella desalinizzazione dell'acqua di mare e nell'ingegneria navale

L’acqua di mare e gli ambienti marini sono tra gli scenari di corrosione più impegnativi per le apparecchiature di riscaldamento dei metalli. L'alta-concentrazione di ioni cloruro, l'erosione della nebbia salina e la corrosione microbica marina causeranno una rapida vaiolatura e perforazione dei normali tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile. I tubi riscaldanti in titanio, con la loro impareggiabile resistenza alla corrosione dell'acqua di mare, sono diventati il ​​materiale standard per i sistemi di riscaldamento nella desalinizzazione dell'acqua di mare, nelle piattaforme offshore, nelle attrezzature navali e in altri campi, e la loro durata può raggiungere diverse volte o addirittura decine di volte quella dell'acciaio inossidabile.

L'eccellente resistenza alla corrosione del titanio nell'acqua di mare deriva dalla sua pellicola di ossido stabile e autoriparante. Quando il titanio viene esposto all’acqua di mare, sulla superficie si forma rapidamente una densa pellicola passiva di biossido di titanio di diversi nanometri. Questo film ha una stabilità estremamente forte nell'acqua di mare contenente alte concentrazioni di ioni cloruro e non verrà distrutto dagli ioni cloruro come i film passivi in ​​acciaio inossidabile. Ancora più importante, una volta che la pellicola di ossido viene leggermente danneggiata dalla purga o dall'abrasione, può immediatamente autoripararsi nell'ambiente di acqua di mare contenente ossigeno-, mantenendo sempre l'integrità dello strato protettivo. Anche dopo decenni di immersione in acqua di mare, il tasso di corrosione del titanio è quasi trascurabile e la superficie può ancora mantenere una lucentezza metallica.

Nel campo della desalinizzazione dell'acqua di mare, i tubi riscaldanti in titanio sono ampiamente utilizzati nei processi di desalinizzazione MSF (multi-stage flash) e MED (multi-distillazione a effetto). Nei collegamenti di riscaldamento e scambio termico con salamoia ad alta-temperatura, i tubi in titanio possono funzionare stabilmente per lungo tempo sotto la duplice azione della salamoia ad alta-concentrazione e dell'alta temperatura, senza il rischio di vaiolatura e corrosione interstiziale che comunemente esiste nelle leghe di rame e nell'acciaio inossidabile. Sebbene l’investimento iniziale dei tubi in titanio sia maggiore, la durata di esercizio di oltre 20 anni e i costi di manutenzione quasi nulli rendono il costo totale del ciclo di vita inferiore. Negli ultimi anni, con la costruzione su larga scala-di progetti di desalinizzazione dell'acqua di mare, l'applicazione di tubi di riscaldamento e tubi di scambio termico in titanio è cresciuta rapidamente.

Anche nell'ingegneria navale e nelle attrezzature navali, i tubi riscaldanti in titanio hanno importanti applicazioni. Le piattaforme petrolifere offshore necessitano di sistemi di riscaldamento per il trattamento dell'acqua prodotta e per il riscaldamento dei reagenti chimici, e i materiali in titanio possono resistere bene alla doppia corrosione dell'acqua di mare e del petrolio. Sulle navi, il titanio viene utilizzato per i sistemi di riscaldamento dell'acqua di mare, per i sistemi di trattamento dell'acqua di zavorra, ecc., adattandosi all'ambiente di corrosione marina a lungo termine. Nelle centrali elettriche costiere e negli impianti chimici, i tubi riscaldanti in titanio sono anche il materiale preferito per i sistemi di scambio termico dell’acqua di mare.

In termini di progettazione e selezione, i tubi riscaldanti in titanio per applicazioni marine devono prestare attenzione a diversi punti. Innanzitutto, prevenire l'infragilimento da idrogeno - evitare operazioni di protezione catodica e decapaggio inadeguate che causano l'assorbimento di idrogeno. In secondo luogo, considerare la resistenza all'erosione - in condizioni di flusso elevato-e sabbia-contenente acqua di mare; è possibile selezionare pareti dei tubi più spesse o un trattamento di rafforzamento della superficie. In terzo luogo, prevenire la corrosione galvanica - quando il titanio è collegato ad altri metalli, è necessario eseguire un trattamento di isolamento per evitare di accelerare la corrosione di altri metalli. In quarto luogo, selezionare i gradi di titanio appropriati - il titanio puro industriale (TA1, TA2) può soddisfare la maggior parte degli scenari di riscaldamento dell'acqua di mare e le leghe di titanio possono essere selezionate per requisiti di elevata-resistenza.

Tabella 1 Confronto delle prestazioni di diversi materiali nelle applicazioni di riscaldamento dell'acqua di mare

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Grazie all'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare e all'affidabilità di lunga-durata, i tubi riscaldanti in titanio sono diventati la soluzione di riscaldamento più conveniente-per i settori dell'ingegneria navale e della desalinizzazione dell'acqua di mare.