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纯钛在蒸汽涡轮叶片上的腐蚀性能

来源:钛棒,钛板,钛合金,钛设备,钛管,钛丝,钛材 发布时间:2014-8-25 16:10:54
众所周知,是耐蚀性优异的金属,无论是在清洁海水,还是在污染海水中,其耐全面腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和侵蚀的能力均优于铜合金。表2-34为钛材和B30铜合金在海水和污染海水中的腐蚀情况比较。纯钛在三个月的高速冲刷腐蚀条件下没有失重,而B30合金、H59黄钢和紫铜都出现了较明显的腐蚀,三者之间的腐蚀速度彼此相差一个数量级。其局部腐蚀也与一般腐蚀速度具有同样的顺序,即纯钛耐冲刷腐蚀性能最好。

钛具有髙的比强度和良好的耐腐蚀性能,成为引人注目的蒸汽涡轮叶片材料。比强度高能提髙单位低压涡轮尺寸的设计能力,蒸汽涡轮的尺寸受最末一排叶片长度的影响很大,如果将最末一排叶片的长度增长,就可节省能量。钛可以增加叶片长度而不提高转子中的应力。因此,钛叶片可以提高涡轮机的效率。

原于能发电用汽轮机比火力发电用汽轮机的转速低、体积大,其叶片长1.1m,承受应力大。因此低压转子的L3、L4级易受腐蚀并增加应力,而钛叶片能降低这种应力,有助于解决原子能发电汽轮机这一关键问题。美国、俄罗斯、英国、。德国、日本、瑞士等国大力开展对蒸汽涡轮钛叶片的研制和应用。美国选用Ti-6Al-4V制作的蒸汽涡轮叶片,由于具有良好的综合性能,已安全使用了20多年。俄罗斯涡轮机安装了钛叶片运转已超过了18年。
德国Remscheid公司是叶片和精密锻造钛低压蒸汽涡轮机翼面的最主要生产商,能够生产的蒸汽涡轮叶片锻件,其长度达1.65m。日本建议采用新型钛合金Ti-6Al-2V-2Sn和SP-700来提高叶片的强度。瑞士已安装了一台3000r/min1100MW的涡轮机,在其中一级安装了钛叶片。钛叶片常用于涡轮的倒数第二级,因为这个部位受水滴腐蚀最为严重

传统的涡轮机叶片为Ci钢制造。由于这种叶片射腐蚀性能差、使用环境恶劣和工作应力高等原因,往往造成低压蒸汽涡轮机失效。其主要原因是蒸汽凝聚的水滴在超音速下经过涡轮移动而侵蚀叶片,对涡轮的低压端的大叶片的侵蚀更为严重,这种侵蚀会给叶片造成裂纹和疲劳,从而缩短它的使用寿命。大型发电厂一次意外停机造成的经济损失可达10万美元。20世纪80年代,美国用Ti-6Al-4V钛合金取代常用的12%Cr钢,在不增加叶片根部连接载荷的情况下,可使最末一排叶片的长度增长40%。钛对蒸汽涡轮中的腐蚀性物质具有极好的耐腐蚀性能,用它制成的涡轮叶片在含有氣化物、氢氧化物及琉酸盐环境中使用不会出现点蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳。美国钛叶片使用20多年也没发生失效。因此,现在越来越多的钛合金被用于制造先进蒸汽涡轮机的叶片。钛制的蒸汽涡轮叶片不但不受蒸汽凝集的水滴侵蚀,而且还能增加设备尺寸,降低发电成本,增加设备的可靠性和耐久性。
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