Коррозионная стойкость титана в воде и морской воде
Титановая промышленность : Sep. 24, 2025Почему обычные металлы так быстро выходят из строя?
Береговые электростанции и опреснительные системы обычно останавливаются каждые 5–7 лет из-за коррозии нержавеющей стали 316L или медно-никелевых сплавов. Затраты на обслуживание могут достигать 25% от первоначальных инвестиций. Титан, устойчивый к воздействию морской воды ниже 260 °C, является ключом к минимизации времени простоя и технического обслуживания.
Как титан «самовосстанавливается»?
Когда титан контактирует с кислородом в воде, он мгновенно образует пассивную пленку TiO₂ толщиной 2–5 нм менее чем за 10⁻⁴ секунды. Даже если пленка поцарапана, она сразу же восстанавливается.
При повышении температуры оксидная пленка утолщается, достигая ~20 нм при 250 °C, сохраняя при этом свою плотную структуру и отличную стойкость к хлору.
Коммерчески чистый титан (Гр 2) имеет порог стойкости к точечной коррозии ~82 °C; Титан, легированный палладием (Гр 7), увеличивает эту температуру до ~150 °C.
Напротив, пленки Cr₂O₃ или Al₂O₃ на нержавеющей стали имеют тенденцию к разрыву в условиях SCE 300 мВ, в то время как TiO₂ остается стабильным и неповрежденным. Даже после царапин титан «отрастает» своим защитным слоем в воде, непрерывно противостоя коррозии.
Экспериментальные и эксплуатационные характеристики в системах вода/морская вода
В условиях коррозии в морской воде применение титановых материалов должно строго соответствовать последним международным стандартам для обеспечения надежности и безопасности материалов.
| Прикладная среда | Степень | Температура / Расход | Скорость коррозии (мм/год) | Производительность в полевых условиях |
|---|---|---|---|---|
| Насыщенный пар / конденсат | Гр 2 | 315 °C | < 0.001 | Нулевая коррозия за 2 года |
| Циркуляционная морская вода | Гр 2 | 260 °C | < 0.0001 | Без замены в течение 16 лет |
| Морская вода с высоким содержанием хлоридов (70–150 ppm Cl⁻) | Гр 7 | 150 °C | < 0.002 | Неповрежденный через 5 лет |
| Испытание на высокоскоростную эрозию | Гр 2 | 36,6 м/с | < 0.005 | Незначительный износ после 18 месяцев |
| SRB Микробная коррозия | Гр 2 | Статический · 35 °C | Никакой | Проверено более 12 месяцев |
Ключевые факторы окружающей среды, влияющие на коррозионную стойкость титана
Гр 2 сохраняет почти невосприимчивость до 82 °C. Марки, легированные палладием (Гр 7, Gr 11), повышают стойкость к точечной коррозии до ~150 °C.
При высоких Cl⁻ и высоких температурах рекомендуется использовать Гр 12, совместимый со стандартом NACE MR0175.
Титан устойчив к биообрастанию при скоростях потока 2–3 м/с и выдерживает эрозию до 36 м/с.
Пассивная пленка TiO₂ остается стабильной при pH 1–12. Растворенный кислород должен составлять ≥ 1 ppm, чтобы предотвратить сбой пассивации.
Сравнение характеристик морской воды: титан и обычные металлы (25 °C)
| Параметр | Ти Гр 2 | 316Л СС | Медно-никелевый 90/10 | Алюминий Латунь |
|---|---|---|---|---|
| Равномерная коррозия (мм/год) | < 0.0001 | 0.02–0.05 | 0.002 | 0.02 |
| Порог точечной коррозии (°C) | 82 | 25–30 | 30 | 25 |
| Риск микробной коррозии | Никакой | Средний–Высокий | Терпимая | Высокий |
| Безопасная скорость потока (м/с) | ≥ 30 | 6–9 | 4 | 4 |
| Замена трубки за 20 лет | 0 | 1–2 | 1 | 1 |
Какая марка титана для какого качества воды?
Выбор материала должен основываться на уровне хлоридов, температуре и риске коррозии. Используйте таблицу ниже для ознакомления.
| Качество воды | Сценарий применения | Рекомендуемый сорт | Примечания |
|---|---|---|---|
| Речной/Муниципальный (<100 ppm) | Централизованные теплообменники, конденсаторы | Гр 2 | Низкая стоимость, полная коррозионная стойкость |
| Типичная морская вода (35–70 ppm Cl⁻) | Входные отверстия обратного осмоса, системы охлаждения судна | Гр 2 | Выдерживает температуру до 260 °C, устойчив к SCC |
| Морская вода с высоким содержанием хлоридов (70–150 ppm) | Испарители MED/MSF, пластовая вода | Гр 7 | Pd-легирован для щелевой коррозии до 150 °C |
| H₂S-содержащая морская вода | Подводные трубопроводы, пожарные магистрали, плавучие установки | Гр 12 | Сертифицировано NACE MR0175, температура до 120 °C |
| Высокая прочность + давление | Насосы, подводные болты, конденсаторы турбин | Гр 5 / Гр 23 | Высокая прочность для суровых условий |
Стандарты коррозии титана в морской воде
В условиях коррозии в морской воде применение титановых материалов должно строго соответствовать последним международным стандартам для обеспечения надежности и безопасности материалов.
- ISO 21457:2022 рекомендует Pd-Ti для условий ≤120 °C, Cl⁻ ≤100 ppm.
- NACE MR0175:2024 допускает Гр 12 для кислой морской воды до 120 °C.
- Стандарт ASTM B338-24 добавляет спецификации для толстостенных труб Гр 23.
- DNV RP-F112 (проект 2025 года) требует проверки на эрозию для потока морской воды ≥35 м/с и расчетного срока службы 40 лет.
Практический пример: опреснительная установка в Рас-эль-Хаире, Саудовская Аравия
Введенная в эксплуатацию в 2014 году, эта установка SWRO производительностью 1,036 млн м³/день использовала ~6000 тонн титана Гр 2 + Гр 7. Работает при температуре 110 °C, Cl⁻ 67–90 ppm в течение 11+ лет без необходимости технического обслуживания или замены, что на сегодняшний день экономит более 85 миллионов долларов США.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В: Действительно ли титан не подвергается коррозии в морской воде?
О: При правильном сплаве (например, Гр 2 или Гр 7) титан демонстрирует чрезвычайно высокую коррозионную стойкость при ≤90 ppm Cl⁻ и ≤260 °C. Измеряемые ставки равны < 0.0001 mm/y.
В: Когда необходим титан, легированный Pd?
О: В испарителях или теплообменниках, где Cl⁻ >100 ppm или температура >100 °C, рекомендуется Гр 7 (с Pd) для предотвращения щелевой коррозии.
В: Почему титан стоит такой стоимости по сравнению с 316L?
О: Несмотря на то, что первоначальные затраты в 2–3× раза выше, титан обычно служит 20+ лет без замены, что снижает общую стоимость жизненного цикла на 20–30%.
В: Можно ли сваривать титан? Можно ли его соединить с нержавеющей сталью?
О: Титан можно сваривать сваркой TIG. Он не может быть непосредственно приварен к нержавеющей стали и требует взрывоскрепленных переходных соединений.
В: Какие сертификаты вы можете предоставить?
О: Chalco предлагает ISO 9001, AS9100, EN 10204 3.1/3.2, SGS, TÜV и другие.
Contact Chalco Titanium – гарантированная 20-летняя коррозионная стойкость
Обслуживание клиентов в энергетическом, водном, опреснительном, химическом, морском и шельфовом секторах. Столкнулись с чем-либо из следующего?
Частые выходы из строя труб и высокие затраты на простои, Неожиданная коррозия морской воды, не предусмотренная проектом, Неопределенность при выборе Гр 2 / Гр 7 / Гр 12, составление спецификаций или тендерных предложений.
Позвольте Chalco Titanium помочь в:
- Свободный выбор сплава и размеров
- Полная сертификация, данные испытаний и поддержка сварки
- Сопоставление инвентаря с чертежами; Котировки за 24 часа
- Инженерные образцы и поддержка валидации на ранних стадиях
Запросите набор образцов → пробирками Гр 2 / Гр 7 (по 200 мм каждая)
Присоединяйтесь к 1000+ глобальным проектам → Посмотрите, как 20 лет нулевой коррозии в действии
