綠氫用Ti75鈦板

詳細描述

綠氫用Ti75鈦板是一種近α型鈦合金（Ti-3Al-2Mo-2Zr），具有抗氫脆性優(yōu)、耐高壓（≥70 MPa）及抗電解液腐蝕的特點，主要應(yīng)用于電解槽雙極板、高壓儲氫罐及輸氫管道，替代傳統(tǒng)不銹鋼提升設(shè)備壽命與安全性。

一、Ti75鈦合金

1、定義：

Ti75是中國自主研發(fā)的近α型鈦合金，名義成分為 Ti-3Al-2Mo-2Zr，專為耐腐蝕、抗氫脆及高壓環(huán)境設(shè)計，是綠氫產(chǎn)業(yè)鏈中電解、儲運環(huán)節(jié)的理想材料。

2、執(zhí)行標準：

中國：GB/T 3621《鈦及鈦合金板材》、GB/T 3620.1《鈦合金牌號與成分》

國際參考：ASTM B265（通用鈦板標準）、ISO 5832-3（醫(yī)用鈦合金標準，部分性能可參考）

二、性能與特點

1、核心性能：

抗氫脆性：氫擴散系數(shù)低（＜1×10?1? m2/s），抗氫滲透能力優(yōu)于不銹鋼。

耐腐蝕性：抗海水、酸性介質(zhì)（pH 2~10）腐蝕，年腐蝕率＜0.01 mm。

高壓適應(yīng)性：屈服強度≥750 MPa，耐受70 MPa以上儲氫壓力。

2、突出特點：

綠氫兼容性：抗電解液腐蝕（如KOH、PEM電解液），壽命比316L不銹鋼高5倍。

輕量化：密度4.5 g/cm3，比鋼輕40%，降低儲運能耗。

焊接性優(yōu)：TIG焊、激光焊兼容，焊后無需復(fù)雜熱處理。

三、綠氫產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用

1、電解制氫：

電解槽雙極板：耐強酸/強堿電解液腐蝕（如堿性電解槽）。

PEM電解槽鈦氈：高導(dǎo)電性表面處理，替代鍍金鈦材。

2、氫能儲運：

高壓儲氫罐內(nèi)膽：抗氫脆+耐壓（70~100 MPa）。

輸氫管道：抗H?滲透，減少氫損失。

3、氫燃料電池：

電堆端板：輕量化+抗腐蝕（替代鋁合金）。

冷卻系統(tǒng)管路：耐高溫冷卻液（乙二醇基）腐蝕。

四、制造工藝

1、熔煉：

真空自耗電弧爐（VAR）+電子束冷床爐（EBCHM）雙聯(lián)工藝，控制雜質(zhì)（O≤0.15%）。

2、熱加工：

β相區(qū)軋制（950~1000°C），晶粒細化至ASTM 6-7級。

3、表面處理：

微弧氧化（MAO）：生成20~50μm陶瓷層，耐蝕性提升5倍。

化學(xué)鍍鈀：提升電解槽雙極板導(dǎo)電性（接觸電阻＜10 mΩ·cm2）。

4、焊接工藝：

激光焊：焊縫強度≥母材的90%，熱影響區(qū)窄（＜1 mm）。

五、與其他鈦合金的對比

關(guān)鍵區(qū)別：

Ti75 vs Ti31：Ti75抗氫脆性更優(yōu)，適合高壓儲氫；Ti31成本低，適合低壓普通管道。

Ti75 vs Ti70：Ti70專注超低溫液氫，Ti75適合常溫高壓氣態(tài)氫，應(yīng)用場景互補。

Ti75 vs Ti60：Ti60耐溫更高（600°C），但綠氫場景中Ti75性價比更優(yōu)。

六、選購方法與注意事項

1、選購要點：

認證文件：需GB/T 3621成分報告、氫環(huán)境兼容性測試（如NACE TM0284抗氫脆標準）。

表面處理：電解槽雙極板需化學(xué)鍍鈀或微弧氧化認證。

供應(yīng)商資質(zhì)：優(yōu)先選擇具備氫能裝備供貨經(jīng)驗的企業(yè)（如寶鈦集團、東方電氣合作廠商）。

2、注意事項：

加工控制：避免β相區(qū)過熱（＞1000°C），防止晶粒粗化。

氫含量管理：酸洗后需真空退火（氫含量≤0.008%）。

防污染存儲：密封包裝，避免接觸Cl?、硫化物等腐蝕介質(zhì)。

七、未來新應(yīng)用領(lǐng)域探索

1、綠氨合成：

高壓反應(yīng)器內(nèi)襯：抗H?-N?混合氣體腐蝕（20~30 MPa）。

2、液態(tài)有機儲氫（LOHC）：

儲氫載體容器：耐甲苯、萘等有機介質(zhì)腐蝕。

3、3D打印電解槽：

一體化流場結(jié)構(gòu)：激光粉末床熔融（LPBF）成型，提升電解效率。

4、海上風(fēng)電制氫：

海水直接電解設(shè)備：抗Cl?腐蝕+耐高壓（10~15 MPa）。

總結(jié)

Ti75鈦合金是綠氫產(chǎn)業(yè)的“抗氫先鋒”，以抗氫脆、耐高壓、長壽命為核心優(yōu)勢，在電解槽、儲氫罐等關(guān)鍵環(huán)節(jié)不可替代。相較于Ti31、Ti70等合金，其綜合性能更適配綠氫需求，但需注意成本與工藝適配性。未來在綠氨合成、液態(tài)儲氫等領(lǐng)域的應(yīng)用需突破表面改性技術(shù)，選材時應(yīng)嚴格驗證供應(yīng)商資質(zhì)與材料性能，注重全生命周期成本-效益分析，以推動氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化與商業(yè)化。