钛管在海水淡化中的应用
一、钛管化学成分及机械性能
ASTMB338/ASMESB338标准，材质为Gr2钛管的化学成分如下：
Ti：余量；杂质含量中N≤0.03%；C≤0.08%；H≤0.015%；Fe≤0.30%；O≤0.25%
其他元素单一杂质≤0.1%（可能含的非人为元素有铝、矾、锡、铬、钼、铌、锆、铪、铋、钯、铜、硅、钴、铊）；其他元素杂质总量≤0.4%。
机械性能为：抗拉强度≥345Mpa；屈服强度≥275Mpa；延伸率≥20%
二、钛管用于海水淡化的主要特性：
1、密度小，比强度（强度/比重）高
金属钛的密度为4.51g/cm3，高于铝而低于钢、铜、镍。但比强度位于金属之首，是不锈钢的3倍，是铝合金的1.3倍；
2、耐腐蚀性能好
钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。
3、换热性能好
金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低，但由于钛优异的耐腐蚀性能，所以壁厚可以大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热组，太表面不结垢也可减少热阻，使钛的换热性能显著提高。
4、耐热性能好
新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
5、化工耐低温性能好
钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。
6、抗拉强度与其屈服强度接近
钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。
三、海水淡化设备中钛管将逐渐替代原来的铜合金管，两者相比，钛管具有以下优点：
1、同样作业条件下，钛管的壁厚更薄，管材用量更少。一般，铜合金管等壁厚为0.9mm-1.2mm；用钛管代替，在腐蚀性小的地方，可用壁厚为0.5mm的薄壁管。
2、钛管的导热性好。钛热导率为17W/(m·k)，铝黄铜的为lOOW/（m·k），70/30白铜的为29W/(m·k)，钛的热导率ZUI小．但使用薄壁钛管，导热性虽然比铝黄铜差，但与90/10白铜相当，比70/30白铜的要好。
3、使用钛管的性价比更高。钛管价格可与铜合金管抗衡，由于钛的密度低，壁厚相同时，同等长度的钛管质量只是铜合金管的50％，当钛管壁厚为铜合金管的50％时，相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的1/4．可见，钛管在价格方面是有竞争力的。
4、钛管的使用寿命更长。由于海水常混有泥沙、海生物，它们在传热管内及管端附着，会侵蚀铜合金管，铜合金还会受海水中Bｒ-的腐蚀。而钛管就不会出现这种问题，特别是为了杀死海水中的细菌，不得不注入氧时，更需使用耐蚀性好的钛管。
钛材在海水淡化中的应用
钛材在海水淡化中的应用2009-10-28 15:47海水淡化方法中，多级闪蒸（Muiti-Stage Flash,缩写为MSF）海水淡化技术占有主导地位。其生产能力为全世界海水淡化总产量的56%。世界上规模在4000t/d以上的海水淡化装置中，MSF装置占77.3%。目前，单机容量ZUI大的MSF装置是意大利SIR/EU-TECO公司生产的，出力为36000t/d，安装在意大利本土。
从目前市场占有率来看，蒸馏和反渗透是主要型式。反渗透海水淡化装置能耗较少，近年来装船量增长较快。在出海船只中，蒸馏法海水淡化装置是主导产品，而且类型也比较多，既有多级闪发、沸腾蒸馏和压气蒸馏之分，也有管式、板式之分。多级闪发技术现已经较成熟，其热源主要是锅炉蒸汽。压气蒸馏法需要有附加的蒸汽压缩装置，适用于供汽不便、没有低品位热量可用的场合。沸腾蒸馏法具有其他方法不可比拟的特点，如设备简单可靠、原水不需要预处理、出水品质较高等。其中的板式蒸馏法虽然蒸发效率高，但板间流体通道容易被固体颗粒沉积所堵塞，不适用于尾气直接加热的蒸馏装置。
钛是海水淡化设备换热器的SX材料
钛对氯具有很强的抗腐蚀性，是海水淡化设备换热器的SX材料。随着沿海地区石化、电力等行业的迅速发展，应用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质，可以节约大量的淡水资源，获得显著的经济效益。但是由于海水腐蚀性强，当管材使用普通碳钢或不锈钢时，海水作为冷却介质会对管材产生严重腐蚀，显著降低热交换器的使用寿命。这样，不仅增加了设备的更换次数，同时也由于设备失效引起停工过于频繁而使经济效益下降。为解决这一问题，需要对管子进行材料升级，升级材料常用的主要是钛管。
就材料而言，应用ZUI广泛的是工业纯钛（ASTM Grade 2)，温度比较高的海水加热器使用Grade 7或者Grade 12，Grade 16（Ti-0.5%Pd)具有更高的抗腐蚀能力，但是成本较高。事实表明Grade 1和Grade 2等工业纯钛在天然水、海水和各种氯化物中具有特殊的抗应力腐蚀的能力。在海水流速为3--5m/s的钛制海水淡化设备中，生物污堵现象是ZUI轻微的，钛换热器的污堵系数约为0.99--0.95。
选用工业纯钛TA1无缝管做闪蒸器的冷凝管和盐水加热器的热交换管，管板选用了TA1+16MnR+316L双面复合钢板。因为钛质软轻、耐蚀、高强度，是良好的抗海水腐蚀材料，使用它的可靠性高。使用钛复合钢板，可以减少钛的使用量，且能满足使用要求，降低装置造价。
西北有色金属研究院、北京有色金属研究总院等单位也先后开发出一系列海洋工程用有耐蚀钛合金，如Ti75、Ti31和Ti631。
国外钛制品板式换热器在海水淡化上的应用
目前主要的海水淡化方法有多级闪蒸（MSF）、反渗透（SWRO）、多效蒸发（MED）和压汽蒸馏（VC）等，而适用于大型海水淡化的方法只有SWRO、MSFT和MED等。
商用和军用航空用钛占欧洲市场总需求量的50%，这部分比较稳定。而工业用钛等领域不太稳定，化学工业、电力、脱盐业及其它占28%，热交换器占11%，海洋业占8%，装甲占3%。
在国外，钛热交换器的市场也极为可观。美国在海洋油气、天然气、海水淡化等领域开发钛换热器、钛冷凝器、钛制采油平台钛蒸发器等。美国Delaware炼油厂用钛管取代了所有换热器的铜、镍合金管，总长度达300km以上，其脱硫分离塔塔顶钛冷凝器已运行15年尚未腐蚀。
日本1999年制造热交换器的用钛量为2100吨，估计2009年达到5000吨。日本钛应用的特点仍是民用。化工、电力和海水淡化是日本钛市场的主要领域。
Ti-0.5Ni-0.5Ru Ti-0.005Pd-0.13Cr Ti-0.4Ni-0.016Pd-0.025Ru-0.13Cr 等新型耐蚀合金已被推向市场，Ti-0.05Pd-0.3Co具有耐缝隙腐蚀性能，也用于热交换器。
日本在薄壁钛焊管的开发和应用方面建立了海水淡化和电站冷凝器钛薄壁焊管用带卷的 批量生产体系，相应开发了薄壁焊管的生产技术。日立，三菱及东芝的电站冷凝器，使用了厚0.5mm的钛焊管，三菱、川崎、日立、三井以及神户制钢等等公司生产的海水淡装置，便用了厚0.5--0.7mm的钛焊管。
据报：日产100吨的海洋水淡化装置用钛管达6万根。从1967年至1994年，在近30年的时间里，共生产了52套原子能级火力发电用冷凝器和7套海水淡化设备，共计使用钛焊管11000吨。
