本文來自公眾號：晨源鈦業
海洋約覆蓋地球表面積的70. 8%，海洋資源和能源的利用和開發，備受關注。另一方面鈦極耐海水腐蝕，鈦用于海洋工程各個領域，也受到世界各國的普遍重視。
淡水約占地球水資源的3%，通過海水淡化獲得水資源是-一個新的趨勢，尤其是缺水嚴重的中東地區。早在20世紀50年代就用海水淡化獲得淡水，1979 年世界各地建設了1468臺海水淡化裝置，到1993年世界各地在5738個地區建設了9014臺海水淡化裝置。2004年世界各地正在建設的有15000臺海水淡化裝置。①蒸發法單級閃蒸法、多級閃蒸法，立式多效法，橫式多效法、浸管法，蒸汽壓縮法;③復合法。其中，應用最多的是蒸發法，其次是逆浸透法，電滲析法用得較少。日本國內主要的海水淡化法見表2-44.1965年，美國哈維鋁公司在維爾京群島建設的-~座海水淡化工廠，其導熱管全部采用壁厚0.7mm無縫鈦管，總長185萬米，約24t，日處理海水能力為184萬立方米。1967 年，日本松島碳礦株式會社建成了2650t/d海水淡化設備。該裝置的通風凝結器及噴射壓氣機的傳熱管和管板，由于受海水中溴(Br) 的腐蝕，不能用銅合金，換用鈦后，沒發生過因腐蝕導致的故障。表2-44為日本國內主要使用的海水淡化法。①鈦管的壁厚導熱管壁厚由 使用條件、管板材料、擴管作業的施工能力，管端的焊接技術等來決定。由于導熱管直徑小，對強度要求不高，因此實際使用中采用壁厚較薄的管材。一般，鋼管等壁厚為0.5~1.2mm;用鈦管代替，在腐蝕性小的地方，可用壁厚為0.3mm的薄璧焊管。②鈦管的導熱性由 于導熱管的材質不同，熱導率也不同，如鈦為17W/(m. K)，鋁黃銅為100W/(m. K)，90/10白銅為47W/(m●K)，70/30 白銅為29W/(m●K)。因此,可通過壁厚的變化控制導熱管的導熱效果。在以上材料中，鈦的熱導率最小，如使用薄壁鈦焊管，導熱性雖然比鋁黃銅差，但與90/10白銅相當。③鈦管的經濟性鈦管的 單位質量價格比銅合金貴2~6倍，但從性價比上考慮，鈦管價格可與銅合金管抗衡，由于鈦的密度低，壁厚相同時，同等長度的鈦管質量只是銅合金管的50%.當鈦管壁厚為鋼合金管的50%時，相同傳熱面積的鈦管質量僅為銅合金管的1/4?？梢姡伖茉趦r格方面是有競爭力的。①除去鈦中的間隙元素。鈦制設備在100°C以上海水中存有宏觀裂紋時，容易發生間隙元素腐蝕，這種腐蝕不受海水濃度的影響。在105°C含4%NaCl的海水中，可能產生間隙元素腐蝕。②要使用薄壁鈦管材。鈦的熱導率低，僅為鋁黃銅的1/6， - - 般鈦管材壁厚為0. 3~0. 7 mm。③鈦制設備應避免與鐵容器接觸，因鈦容易吸氫使鈦材變脆。在海洋平臺，上，用鈦制作閉式循環發動機的冷凝管和換熱管、泵、閥、管件等;在深海鉆采海底石油中，用作提升管、預應力管接頭、夾具及配件等。地球埋藏的石油有30%位于海底的地殼中，儲量大約1300億噸，海底鉆采石油有很大意義。海洋平臺可以分為兩類:底部固定支撐式平臺和浮式平臺，海底油田一般深100m左右。固定平臺用得較多，但水深增加后從技術和經濟上來說，浮動方式更有利。用鈦替代鋼作海洋平臺的主要結構材料是不切實際的，但是在海洋平臺上用鈦管做閉式循環發動機的冷凝管和換熱管、泵、閥、管件;在深海鉆探中采用鈦制海底石油提升管以及采油預應力管接頭、夾具及配件等是可行的。.北海石油平臺上熱交換器已采用了鈦管。由于鈦耐酸性(含硫)原油和海水的腐蝕，油和氣的冷卻使用了鈦裝置。在直接冷卻中，列管熱交換器，對剛從井中噴出的油氣混合物進行冷卻，以海水為冷卻劑。在交替式間接冷卻系統中，先使用碳鋼熱交換器，以淡水為冷卻劑來冷卻原油，再用鈦的板式或管式熱交換器中的海水來冷卻那些冷卻原油的淡水。輔助裝置上使用了鈦制管狀壓縮冷卻器、內冷卻器、低壓原油冷卻器。Ti-12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni)合金管比工業純鈦管能提高耐縫隙腐蝕能力。各種類型的泵(如深井泵和離心泵)采用鑄鈦泵殼和葉輪，石油平臺上閥門和其他管件配件等采用鈦制品后，減少了維修工作量。在北海等海流急的海域長期運行的浮式采油平臺系統中，原油采油提升管的接頭設計較復雜，關鍵性的部位如采油提升管底部位與采油井口之間的接頭以及采油提升管的彎曲和撓曲部分宜采用鈦材制造。大型海洋熱能轉換電站(10~40MW)，利用海洋能量的效益很大?？衫玫暮Ｑ竽芰坑胁ɡ?、海流、潮汐、海洋溫差及鹽分濃度差等，正在開發對海洋溫差發電的應用。海洋溫差發電是利用熱帶海洋自然溫差來產生有用的能量。因為它是利用取之不盡的太陽能來加熱海水表面而獲取電能，因此在這種能量的產生過程中不會有污染。海洋溫差發電有兩種方式:一-種是把溫海水閃蒸帶動透平機旋轉的開式循環;另一種是用海水把氟氯烷或氨這樣的低沸點介質蒸發及凝縮的閉式循環。見圖2-12。閉式循環由于采用了低沸點介質，可使壓力差增大，把能量密度提高，因此海洋溫差發電通常指閉式循環。使用接近海面的高溫海水，把氨這樣的低沸點工作流體由液體蒸發成氣體再增壓，利用這種壓力使透平機旋轉。然后，使用從深海采出的低溫海水，驅動透平機后的流體再回復成液體，用泵使之循環送至蒸發器中。海洋熱能轉換采用朗肯(Rankine) 循環，在該循環中，用海洋表面熱水(80~90 F●)來蒸發典型工作介質氨，被蒸發出來的氣體氨驅動渦輪發電機，然后用從海底(1500~3000ft@深)抽上來的溫度較低的海水(40~50 F)對氨進行冷凝。產生的電能可并人海岸電網，或用于工廠船舶進行產品生產。中太平洋的瑙魯共和國世界上第-一個 成功地采用溫差發電向電力系統輸電，最大輸出功率達120kW (有效電力31.5kW)。這種海洋溫差發電裝置，采用沸點為一40.8C的氟氯烷R-22(CHCIF2)作為低沸點介質，用它來驅動透平機使發動機旋轉。其蒸發器及凝縮器的傳熱管均采用了鈦。此外，在地熱能源方面也在研究利用鈦，因為材料的工作環境是含有硫化氣體和氯化物的蒸氣或高溫水。在這個領域中可充分利用鈦對海水、含硫氣體、氯化物等優異的耐蝕性及高比強度等優點。另外，在地熱能源方面，鈦由于具備對海水、含硫氣體、氯化物等的耐蝕性，以及高比強度的優點，得到廣泛應用。隨著鈦質壓艙水管道的成功使用，鈦還被應用在其他類型的海水系統中，例如消防水、冷卻水和灑水滅火系統。在這些系統中，鈦的中等尺寸部件可與不銹鋼相競爭。其較大尺寸部件可與石墨增強的復合材料相比。工件直徑不超過203. 2mm時，使用鈦在經濟上是最佳選擇，更大直徑的工件應優先選擇復合材料。鈦在海水系統中應用，主要是因為鈦管耐腐蝕和可以冷彎。與傳統制造方法比較，冷成形成本低。較大的鈦工件，可以鑄造，從幾克到2750kg的鑄件均可鑄造出來，如消防水系統的大量控制閥和集水閥等。海洋建筑面臨的主要問題是受海水和海鹽粒子的嚴重腐蝕，鈦材由于具有優越的耐腐蝕性能成為海洋建筑的首選材料，海洋建筑領域，鈦的應用主要有三類:日本四面臨海，經濟的發展需要日本擴大利用海域，日本在海洋用鈦方面成績顯著。日本設立了超大型浮式海洋構筑物技術研究小組。鈦材成為海洋構筑物的首選材料，其作用有二個，一是用鈦薄板包覆易腐蝕部位;二是海洋構筑物易腐性部分用鈦鋼復合板。鈦在海洋建筑中的使用實例見表2-45。
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