היישומים המגוונים של לוחות סגסוגת טיטניום בתעשיית החשמל

לוח סגסוגת הטיטניום, בשל תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות, הפגינה בהדרגה יתרונות משמעותיים בתחומים שונים כגון תחנות כוח תרמיות חופיות ותחנות כוח גרעיניות, והפכה לחומר מפתח הכרחי בתעשיית החשמל.

תחנות כוח תרמיות ותחנות כוח גרעיניות באזורי החוף משתמשות בדרך כלל במי הים כמי הקירור למעבים שלהן, שתפקידם המרכזי הוא עיבוי קיטור למים. באופן מסורתי, הקבלים אימצו בעיקר צינורות פליז מאלומיניום. עם זאת, עם ההידרדרות המהירה של סביבת מי הים, מי ים המכילים מימן גופרתי יגרמו לקורוזיה חמורה לצינורות פליז מאלומיניום, שיובילו לדליפות תכופות וישפיעו על פעולתן התקינה של תחנות הכוח.

הצלחת סגסוגת טיטניוםקונדנסר בולט בעמידות יוצאת דופן בפני קורוזיה וחיי שירות ארוכים. לסגסוגת טיטניום יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה כימית ואלקטרוכימית, ויש לה עמידות חזקה בפני קורוזיה הנגרמת על ידי מי ים, סולפידים, כלורידים, כמו גם קורוזיה נקודתית הנגרמת על ידי אורגניזמים ימיים ומשקעים. במקביל, הוא יכול גם לעמוד בפני קורוזיה מואצת הנגרמת על ידי-מי ים במהירות גבוהה וממערבולות מקומיות. הסיבה לכך היא שמשטח הטיטניום יכול לתקן במהירות את סרט התחמוצת המגן הפגום. אפילו במי ים המכילים חול ואבק יהלומים, עם מהירות זרימה של 2 מ' לשנייה, קצב הקורוזיה על פני הטיטניום נמוך במיוחד. לכן, המעבה העשוי מסגסוגת טיטניום יכול להגביר את קצב הזרימה של מי הים כדי לשפר את אפקט הקירור, ולהפחית משמעותית את עלויות התחזוקה וסיכוני ההשבתה כדי להבטיח את הפעולה היציבה של תחנת הכוח.

ללהבים של טורבינות קיטור, במיוחד אלה בקטעי הלחץ-הנמוכים, יש דרישות גבוהות ביותר לתכונות החומר. באופן מסורתי, להבי טורבינת קיטור עשויים מפלדת אל חלד כרום מרטנסיטית, אך לחומר זה יש חסרונות ברורים. לפלדה יש ​​צפיפות גבוהה, ובטורבינות קיטור מסתובבות במהירות- גבוהה, להבי פלדה צריכים לעמוד בכוחות צנטריפוגליים אדירים, מה שמגביר את העומס על הציוד ואת הסיכון לכשל. יתרה מכך, אדי מים מכילים לעתים קרובות כלורידים וסולפידים מעורבים עקב דליפה מהמעבה, ואמצעי אחסון אלו עלולים לגרום לקורוזיה של שקעים על פני להבי הפלדה, ליצור קורוזיה של חריצים בין שורש וקצה הלהבים או בצלעות המתיחה, ולהפוך למקור לסדקים. בנוסף, ביצועי העייפות של פלדת Cr13 אינם אידיאליים. בסביבה קורוזיבית עם תמיסת נתרן כלוריד רוויה, במיוחד ב-pH נמוך ובתמיסה המכילה חמצן, חוזק העייפות שלה יקטן משמעותית.

לעומת זאת, לוחות סגסוגת טיטניום הפכו לבחירה האידיאלית עבור להבי טורבינת קיטור. להבי טיטניום הם קלים, ובאותה מהירות סיבוב ניתן להפחית את הכוח הצנטריפוגלי בשורש הלהב ב-40%, מה שמפחית משמעותית את צריכת האנרגיה והבלאי של הציוד. יחד עם זאת, להבי טיטניום יש עמידות בפני קורוזיה טובה הרבה יותר בפני מלח- המכילים קיטור מאשר פלדה, ובכך נמנעות ביעילות בעיות כמו קורוזיה בבור וקורוזיה. יתר על כן, ביצועי העייפות של סגסוגות טיטניום גבוהים משמעותית מאלו של נירוסטה. באוויר, חוזק העייפות של סגסוגת Ti-6A1-4V גבוה בכ-30% מזה של פלדת Cr13; בעוד שבתמיסת נתרן כלורי, חוזק העייפות של פלדת Cr13 יקטן ב-2/3 - 4/5, בעוד שביצועי העייפות של סגסוגות טיטניום לא מושפעים בעצם. לכן, בהתחשב בביצועי העייפות בתנאים קורוזיביים, לוחות סגסוגת טיטניום הפכו לחומר חשוב להחלפת להבי פלדה, ומסייעים לשפר את היעילות והאמינות של טורבינות קיטור.

בכל מערכת מחולל הטורבינות, טבעת השמירה היא אחד המרכיבים המרכזיים. לגנראטורים גדולים יש דרישות מחמירות ביותר לטבעת ההגנה, שחייבת להיות בעלת חוזק גבוה, ביצועים טובים נגד-שברים, להיות חסרת רגישות לסדיקת קורוזיה במים, ולהיות לא-מגנטית. נכון לעכשיו, טבעות ההגנה עשויות ברובן מסגסוגות Fe-Mn-Cr אוסטניטיות, אך לסגסוגת זו יש נטייה חזקה לסדקים במתח קורוזיה וישנן בעיות מסוימות לגבי האמינות של השגת חוזק גבוה.

טבעות מגן לוחות מסגסוגת טיטניום יכולות לעמוד בדרישות אלה. החוזק הספציפי שלהם יכול להגיע בקלות לתקני העיצוב, והם לא-מגנטיים, לא רגישים לקורוזיה במתח, ויש להם ביצועים מקיפים מצוינים. לכן, שימוש בלוחות מסגסוגת טיטניום לייצור טבעות הגנה היא בחירה מתאימה יותר. נכון לעכשיו, בתחום של ייצור טבעות גנרטורים, מדינות מסוימות עשו התקדמות משמעותית, והדגימו את סיכויי היישום הרחבים של לוחות סגסוגת טיטניום בתחום זה.