مقاومة التآكل التيتانيوم في المياه ومياه البحر

صناعات التيتانيوم : Sep. 24, 2025

لماذا تفشل المعادن التقليدية بهذه السرعة؟

عادة ما تتعرض محطات الطاقة الساحلية وأنظمة تحلية المياه للإغلاق كل 5-7 سنوات بسبب تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو سبائك Cu-Ni. قد تصل تكاليف الصيانة إلى 25٪ من الاستثمار الأولي. التيتانيوم ، المحصن ضد مياه البحر التي تقل عن 260 درجة مئوية ، هو المفتاح لتقليل وقت التوقف عن العمل والصيانة.

التيتانيوم في بيئة تآكل مياه البحر

كيف التيتانيوم "يشفى ذاتيا"؟

تيتانيوم

عندما يلامس التيتانيوم الأكسجين في الماء ، فإنه يشكل على الفور طبقة سلبية من TiO₂ بسمك 2-5 نانومتر في أقل من 10⁻⁴ ثوان. حتى عند الخدش ، يتم إصلاح الفيلم ذاتيا على الفور.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد سمك طبقة الأكسيد - يصل إلى ~ 20 نانومتر عند 250 درجة مئوية - مع الحفاظ على هيكله الكثيف ومقاومته الممتازة للكلور.

التيتانيوم النقي تجاريا (غرام 2) لديه عتبة مقاومة تأليب ~ 82 °C ؛ يزيد التيتانيوم المصنوع من سبائك البلاديوم (غرام 7) من هذا إلى ~ 150 درجة مئوية.

في المقابل ، تميل أفلام Cr₂O₃ أو Al₂O₃ المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى التمزق في ظل ظروف SCE 300 مللي فولت ، بينما يظل TiO₂ مستقرا وسليما. حتى بعد الخدوش ، "يعيد التيتانيوم" الطبقة الواقية في الماء ، ويقاوم التآكل باستمرار.

مقاومة التآكل

الأداء التجريبي والميداني في أنظمة المياه / مياه البحر

في بيئات تآكل مياه البحر ، يجب أن يلتزم تطبيق مواد التيتانيوم بصرامة بأحدث المعايير الدولية لضمان موثوقية المواد وسلامتها.

بيئة التطبيق	درجة	درجة الحرارة / معدل التدفق	معدل التآكل (مم / سنة)	الأداء الميداني
البخار المشبع / المكثفات	غرام 2	315 درجة مئوية	< 0.001	صفر تآكل في 2 سنوات
مياه البحر المتداولة	غرام 2	260 درجة مئوية	< 0.0001	لا يوجد استبدال منذ 16 عاما
مياه البحر عالية الكلوريد (70-150 جزء في المليون Cl⁻)	غرام 7	150 درجة مئوية	< 0.002	سليمة بعد 5 سنوات
اختبار التآكل عالي السرعة	غرام 2	36.6 م / ث	< 0.005	تآكل طفيف بعد 18 شهرا
التآكل الميكروبي SRB	غرام 2	ثابت · 35 درجة مئوية	اي	تم التحقق منها على مدار 12 شهرا

العوامل البيئية الرئيسية التي تؤثر على مقاومة التيتانيوم للتآكل

يحتفظ غرام 2 بمناعة قريبة تصل إلى 82 درجة مئوية. تزيد الدرجات المصنوعة من سبائك البلاديوم (غرام 7 ، Gr 11) من مقاومة التأليب حتى ~ 150 درجة مئوية.

في إعدادات Cl⁻ العالية ودرجات الحرارة العالية ، يوصى باستخدام غرام 12 ، متوافقا مع NACE MR0175.

يقاوم التيتانيوم الحشف الحيوي بسرعات تدفق تتراوح من 2 إلى 3 م / ث ويقاوم التآكل حتى 36 م / ث.

يظل الفيلم السلبي TiO₂ مستقرا عبر الأس الهيدروجيني 1-12. يجب أن يكون الأكسجين المذاب ≥ 1 جزء في المليون لمنع فشل التخميل.

مقارنة أداء مياه البحر: التيتانيوم مقابل المعادن الشائعة (25 درجة مئوية)

البارامتر	تي جي 2	316 لتر SS	النحاس ني 90/10	نحاس الألومنيوم
تآكل موحد (مم / سنة)	< 0.0001	0.02–0.05	0.002	0.02
عتبة التأليب (°C)	82	25–30	30	25
مخاطر التآكل الميكروبي	اي	متوسطة - عالية	متوسط	عال
سرعة التدفق الآمن (م / ث)	≥ 30	6–9	4	4
استبدال الأنبوب في 20 سنة	0	1–2	1	1

مقارنة أداء مياه البحر: التيتانيوم مقابل المعادن الشائعة

أي درجة من التيتانيوم لأي جودة مياه؟

يجب أن يعتمد اختيار المواد على مستوى الكلوريد ودرجة الحرارة ومخاطر التآكل. استخدم الجدول أدناه للحصول على إرشادات.

جودة المياه	سيناريو التطبيق	الدرجة الموصى بها	تلاحظ
نهر / بلدية (<100 ppm)	المبادلات الحرارية للمناطق والمكثفات	غرام 2	منخفضة التكلفة ، مناعة كاملة للتآكل
مياه البحر النموذجية (35-70 جزء في المليون Cl⁻)	مداخل RO ، أنظمة تبريد السفن	غرام 2	يتحمل ما يصل إلى 260 درجة مئوية ، SCC محصنة
مياه البحر عالية الكلوريد (70-150 جزء في المليون)	مبخرات MED / MSF ، المياه المنتجة	غرام 7	سبائك Pd لتآكل الشقوق إلى 150 درجة مئوية
مياه البحر المحتوية على H₂S	خطوط الأنابيب تحت سطح البحر ، أنابيب الإطفاء ، FPSOs	غرام 12	معتمد من NACE MR0175 ، حتى 120 درجة مئوية
قوة عالية + ضغط	المضخات ، البراغي تحت سطح البحر ، مكثفات التوربينات	غرام 5 / غرام 23	قوة عالية للظروف القاسية

معايير تآكل مياه البحر للتيتانيوم

توصي ISO 21457: 2022 ب Pd-Ti للظروف ≤120 درجة مئوية ، Cl⁻ ≤100 جزء في المليون.
يسمح NACE MR0175: 2024 ب غرام 12 لمياه البحر الحامضة حتى 120 درجة مئوية.
يضيف ASTM B338-24 مواصفات لأنابيب غرام 23 ذات الجدران السميكة.
يتطلب DNV RP-F112 (مسودة 2025) التحقق من التعرية لتدفق مياه البحر ≥35 م / ث وعمر التصميم الذي يصل إلى 40 عاما.

دراسة حالة ميدانية: محطة رأس الخير لتحلية المياه، المملكة العربية السعودية

تم تشغيل هذا المصنع الذي تبلغ تكلفته 1.036 مليون متر مكعب / يوم في عام 2014 ، واستخدم ~ 6000 طن من التيتانيوم غرام 2 + غرام 7. تعمل عند 110 درجة مئوية ، Cl⁻ 67-90 جزء في المليون لمدة 11+ سنة بدون صيانة أو استبدال - مما يوفر أكثر من 85 مليون دولار أمريكي حتى الآن.

الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: هل التيتانيوم حقا لا يتآكل في مياه البحر؟

ج: مع الدرجة الصحيحة (على سبيل المثال ، غرام 2 أو غرام 7) ، يظهر التيتانيوم مقاومة عالية للغاية للتآكل تحت ≤90 جزء في المليون Cl⁻ و ≤260 درجة مئوية. المعدلات المقاسة هي < 0.0001 mm/y.

س: متى يكون التيتانيوم المصنوع من سبائك Pd ضروريا؟

ج: في المبخرات أو المبادلات الحرارية حيث Cl⁻ >100 جزء في المليون أو درجة حرارة >100 درجة مئوية ، يوصى باستخدام غرام 7 (مع Pd) لمنع تآكل الشقوق.

س: لماذا يستحق التيتانيوم التكلفة مقارنة ب 316 لترا؟

ج: على الرغم من أن التكاليف الأولية أعلى بمقدار 2-3× ، إلا أن التيتانيوم عادة ما يستمر 20+ عاما بدون استبدال ، مما يقلل من التكلفة الإجمالية لدورة الحياة بنسبة 20-30٪.

س: هل يمكن لحام التيتانيوم؟ هل يمكن ربطه بالفولاذ المقاوم للصدأ؟

ج: يمكن أن يكون التيتانيوم ملحومة TIG. لا يمكن لحامها مباشرة بالفولاذ المقاوم للصدأ وتتطلب وصلات انتقالية مرتبطة بالانفجار.

س: ما هي الشهادات التي يمكنك تقديمها؟

ج: تقدم Chalco ISO 9001 و AS9100 و EN 10204 3.1 / 3.2 و SGS و TÜV والمزيد.

الاتصال ب Chalco Titanium - مقاومة التآكل مضمونة لمدة 20 عاما

خدمة العملاء في قطاعات الطاقة والمياه وتحلية المياه والكيماويات والبحرية والبحرية. هل تواجه أيا مما يلي؟

فشل الأنبوب المتكرر وتكاليف التوقف عن العمل المرتفعة ، تآكل مياه البحر غير المتوقع خارج التصميم ، عدم اليقين في اختيار غرام 2 / غرام 7 / غرام 12 ، مواصفات الصياغة أو مقترحات العطاءات.

دع Chalco Titanium يساعد في: