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純鈦在蒸汽渦輪葉片上的腐蝕性能

來源:鈦棒,鈦板,鈦合金,鈦設備,鈦管,鈦絲,鈦材 發布時間:2014-8-25 16:10:54
眾所周知,是耐蝕性優異的金屬,無論是在清潔海水,還是在污染海水中,其耐全面腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和侵蝕的能力均優于銅合金。表2-34為鈦材和B30銅合金在海水和污染海水中的腐蝕情況比較。純鈦在三個月的高速沖刷腐蝕條件下沒有失重,而B30合金、H59黃鋼和紫銅都出現了較明顯的腐蝕,三者之間的腐蝕速度彼此相差一個數量級。其局部腐蝕也與一般腐蝕速度具有同樣的順序,即純鈦耐沖刷腐蝕性能最好。

鈦具有髙的比強度和良好的耐腐蝕性能,成為引人注目的蒸汽渦輪葉片材料。比強度高能提髙單位低壓渦輪尺寸的設計能力,蒸汽渦輪的尺寸受最末一排葉片長度的影響很大,如果將最末一排葉片的長度增長,就可節省能量。鈦可以增加葉片長度而不提高轉子中的應力。因此,鈦葉片可以提高渦輪機的效率。

原于能發電用汽輪機比火力發電用汽輪機的轉速低、體積大,其葉片長1.1m,承受應力大。因此低壓轉子的L3、L4級易受腐蝕并增加應力,而鈦葉片能降低這種應力,有助于解決原子能發電汽輪機這一關鍵問題。美國、俄羅斯、英國、。德國、日本、瑞士等國大力開展對蒸汽渦輪鈦葉片的研制和應用。美國選用Ti-6Al-4V制作的蒸汽渦輪葉片,由于具有良好的綜合性能,已安全使用了20多年。俄羅斯渦輪機安裝了鈦葉片運轉已超過了18年。
德國Remscheid公司是葉片和精密鍛造鈦低壓蒸汽渦輪機翼面的最主要生產商,能夠生產的蒸汽渦輪葉片鍛件,其長度達1.65m。日本建議采用新型鈦合金Ti-6Al-2V-2Sn和SP-700來提高葉片的強度。瑞士已安裝了一臺3000r/min1100MW的渦輪機,在其中一級安裝了鈦葉片。鈦葉片常用于渦輪的倒數第二級,因為這個部位受水滴腐蝕最為嚴重

傳統的渦輪機葉片為Ci鋼制造。由于這種葉片射腐蝕性能差、使用環境惡劣和工作應力高等原因,往往造成低壓蒸汽渦輪機失效。其主要原因是蒸汽凝聚的水滴在超音速下經過渦輪移動而侵蝕葉片,對渦輪的低壓端的大葉片的侵蝕更為嚴重,這種侵蝕會給葉片造成裂紋和疲勞,從而縮短它的使用壽命。大型發電廠一次意外停機造成的經濟損失可達10萬美元。20世紀80年代,美國用Ti-6Al-4V鈦合金取代常用的12%Cr鋼,在不增加葉片根部連接載荷的情況下,可使最末一排葉片的長度增長40%。鈦對蒸汽渦輪中的腐蝕性物質具有極好的耐腐蝕性能,用它制成的渦輪葉片在含有氣化物、氫氧化物及琉酸鹽環境中使用不會出現點蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞。美國鈦葉片使用20多年也沒發生失效。因此,現在越來越多的鈦合金被用于制造先進蒸汽渦輪機的葉片。鈦制的蒸汽渦輪葉片不但不受蒸汽凝集的水滴侵蝕,而且還能增加設備尺寸,降低發電成本,增加設備的可靠性和耐久性。
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