Титановые сплавы в электроэнергетическом оборудовании

Применение титановых сплавов в энергетическом оборудовании постепенно расширяется. Это отражает стремление отрасли к высокоэффективным, долговечным и экологически чистым решениям.

1. Атомно-энергетическое оборудование

• Трубы охлаждения ядерного реактора, теплообменные трубки конденсатора, корпуса механизмов привода СУЗ
• Гр5 (Ти-6Ал-4В), Ти-32Мо, Ти-6-2-4-2
• Устойчивость к коррозии, устойчивость к высоким-температурам (300–500 градусов), высокая прочность и легкий вес.
• Соответствовать сертификации материалов ядерного-класса (ASME Раздел III); контролировать содержание водорода во время сварки; отсутствие поверхностных дефектов (ультразвуковой контроль)

2. Газовые турбины

• Лопатки/крыльчатки компрессора, гильзы камеры сгорания, компоненты выхлопной системы
• Гр5 (Ти-6Ал-4В), Ти-5Ал-2Сн-2Zr-4Мо-4Кр (Ти-10В-2Фе-3Ал)
• Устойчивость к высоко-окислению при высоких температурах (500–600 градусов), усталостная прочность, легкий вес (снижает инерцию вращения).
• Требуется обработка раствора старением; поверхностное покрытие (покрытие Al-Si) для повышения стойкости к окислению; строгий контроль размера зерна (менее или равно 50 мкм)

3. Ветрогенераторы.

• Конструкционные детали рамы гондолы, соединительные фланцы ступицы, крепежные элементы башни морской ветряной турбины
• Гр23 (Ти-6Ал-4В ЭЛИ), Ти-6Ал-7Нб
• Устойчивость к морской коррозии, высокая прочность (снижение веса на 30%+ по сравнению со сталью), усталостная стойкость.
• Требуется катодная защита для морского применения (в сочетании с защитными анодами); крепежные детали должны соответствовать требованиям к предварительной нагрузке (больше или равной 1000 МПа); низкотемпературная-стойкость (энергия удара -40 градусов, не менее 20 Дж)

4. Высоковольтное-оборудование для передачи электроэнергии

• Корпуса ОПН, оправки изоляторов (постоянный ток высокого-напряжения), арматура ЛЭП
• Гр5 (Ti-6Al-4V), сплав Ti-Ni с памятью формы
• Совместимость с изоляцией (не влияет на распределение электрического поля), устойчивость к атмосферной коррозии (кислотные дожди/промышленная пыль), ударопрочность
• Изоляционное покрытие на поверхности (эпоксидная смола); высокая точность размеров; соответствие коэффициента теплового расширения изоляционным материалам (10-11/градус)

5. Оборудование для хранения энергии

• Корпуса электродов проточной батареи, конструктивные детали контейнера для хранения энергии (наружного применения), трубки подачи электролита
• Ти-3Ал-2,5В, Гр5 (Ти-6Ал-4В)
• Устойчивость к коррозии электролита, легкий вес, хорошие герметизирующие свойства.
• Совместимость с электродными материалами (углеродная ткань) (отсутствие химических реакций); при сварке труб не допускаются поры; Диапазон температурной устойчивости.

• Атомная энергетика. Для системы охлаждения атомных электростанций третьего-поколения (AP1000) требуются титановые сплавы. Его коррозионная стойкость позволяет продлить срок службы труб с 15 до более 30 лет, сокращая затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание более чем на 40%.

• Морская ветроэнергетика. Крепежные детали и конструкционные детали из титанового сплава могут решить проблему коррозии стали, сократить частоту замены и снизить общую стоимость-цикла жизненного цикла проектов на 25 %-30 %. Это предпочтительный материал для высококлассных зарубежных ветроэнергетических проектов.

• Переход к новой энергетике: благодаря глобальному продвижению «углеродной нейтральности» темпы роста применения титановых сплавов в ветроэнергетике, аккумулировании энергии и фотоэлектрическом вспомогательном оборудовании достигают 15%+ в год.