绿氢用Ti75钛板

详细描述

绿氢用Ti75钛板是一种近α型钛合金（Ti-3Al-2Mo-2Zr），具有抗氢脆性优、耐高压（≥70 MPa）及抗电解液腐蚀的特点，主要应用于电解槽双极板、高压储氢罐及输氢管道，替代传统不锈钢提升设备寿命与安全性。

一、Ti75钛合金

1、定义：

Ti75是中国自主研发的近α型钛合金，名义成分为 Ti-3Al-2Mo-2Zr，专为耐腐蚀、抗氢脆及高压环境设计，是绿氢产业链中电解、储运环节的理想材料。

2、执行标准：

中国：GB/T 3621《钛及钛合金板材》、GB/T 3620.1《钛合金牌号与成分》

国际参考：ASTM B265（通用钛板标准）、ISO 5832-3（医用钛合金标准，部分性能可参考）

二、性能与特点

1、核心性能：

抗氢脆性：氢扩散系数低（＜1×10⁻¹⁴ m²/s），抗氢渗透能力优于不锈钢。

耐腐蚀性：抗海水、酸性介质（pH 2~10）腐蚀，年腐蚀率＜0.01 mm。

高压适应性：屈服强度≥750 MPa，耐受70 MPa以上储氢压力。

2、突出特点：

绿氢兼容性：抗电解液腐蚀（如KOH、PEM电解液），寿命比316L不锈钢高5倍。

轻量化：密度4.5 g/cm³，比钢轻40%，降低储运能耗。

焊接性优：TIG焊、激光焊兼容，焊后无需复杂热处理。

三、绿氢产业的具体应用

1、电解制氢：

电解槽双极板：耐强酸/强碱电解液腐蚀（如碱性电解槽）。

PEM电解槽钛毡：高导电性表面处理，替代镀金钛材。

2、氢能储运：

高压储氢罐内胆：抗氢脆+耐压（70~100 MPa）。

输氢管道：抗H₂渗透，减少氢损失。

3、氢燃料电池：

电堆端板：轻量化+抗腐蚀（替代铝合金）。

冷却系统管路：耐高温冷却液（乙二醇基）腐蚀。

四、制造工艺

1、熔炼：

真空自耗电弧炉（VAR）+电子束冷床炉（EBCHM）双联工艺，控制杂质（O≤0.15%）。

2、热加工：

β相区轧制（950~1000°C），晶粒细化至ASTM 6-7级。

3、表面处理：

微弧氧化（MAO）：生成20~50μm陶瓷层，耐蚀性提升5倍。

化学镀钯：提升电解槽双极板导电性（接触电阻＜10 mΩ·cm²）。

4、焊接工艺：

激光焊：焊缝强度≥母材的90%，热影响区窄（＜1 mm）。

五、与其他钛合金的对比

关键区别：

Ti75 vs Ti31：Ti75抗氢脆性更优，适合高压储氢；Ti31成本低，适合低压普通管道。

Ti75 vs Ti70：Ti70专注超低温液氢，Ti75适合常温高压气态氢，应用场景互补。

Ti75 vs Ti60：Ti60耐温更高（600°C），但绿氢场景中Ti75性价比更优。

六、选购方法与注意事项

1、选购要点：

认证文件：需GB/T 3621成分报告、氢环境兼容性测试（如NACE TM0284抗氢脆标准）。

表面处理：电解槽双极板需化学镀钯或微弧氧化认证。

供应商资质：优先选择具备氢能装备供货经验的企业（如宝钛集团、东方电气合作厂商）。

2、注意事项：

加工控制：避免β相区过热（＞1000°C），防止晶粒粗化。

氢含量管理：酸洗后需真空退火（氢含量≤0.008%）。

防污染存储：密封包装，避免接触Cl⁻、硫化物等腐蚀介质。

七、未来新应用领域探索

1、绿氨合成：

高压反应器内衬：抗H₂-N₂混合气体腐蚀（20~30 MPa）。

2、液态有机储氢（LOHC）：

储氢载体容器：耐甲苯、萘等有机介质腐蚀。

3、3D打印电解槽：

一体化流场结构：激光粉末床熔融（LPBF）成型，提升电解效率。

4、海上风电制氢：

海水直接电解设备：抗Cl⁻腐蚀+耐高压（10~15 MPa）。

总结

Ti75钛合金是绿氢产业的“抗氢先锋”，以抗氢脆、耐高压、长寿命为核心优势，在电解槽、储氢罐等关键环节不可替代。相较于Ti31、Ti70等合金，其综合性能更适配绿氢需求，但需注意成本与工艺适配性。未来在绿氨合成、液态储氢等领域的应用需突破表面改性技术，选材时应严格验证供应商资质与材料性能，注重全生命周期成本-效益分析，以推动氢能产业的规模化与商业化。