نحوه انتخاب اجزای تیتانیوم برای پروژه های کاربردی-Scale Solar

نحوه انتخاب اجزای تیتانیوم برای پروژه های کاربردی-Scale Solar

یک مزرعه خورشیدی-در مقیاس کاربردی 25-30 سال کار می‌کند. سازه‌های نصب، اجزای ردیاب و سیستم‌های خنک‌کننده هر روز در طول عمر با تخریب UV، اسپری نمک، چرخه رطوبت و خوردگی خاک مواجه می‌شوند. هزینه اجزای آلیاژ تیتانیوم برای تجهیزات خورشیدی 3-5 برابر بیشتر از فولاد گالوانیزه است، اما در طول چرخه عمر پروژه نیازی به گالوانیزه مجدد، رنگ آمیزی مجدد یا تعویض ندارند. این راهنما انتخاب درجه (درجه 2 در مقابل درجه 5 در مقابل درجه 7)، مشخصات منطقه ای برای آلمان/ژاپن/هند/آسیای جنوب شرقی و 7 سند تاییدیه را که باید از تامین کننده خود قبل از ثبت سفارش درخواست کنید را پوشش می دهد.

جایی که تیتانیوم در Utility{0}}Scale Solar قرار می‌گیرد

پروژه‌های خورشیدی در مقیاس کاربردی{0}}در سه دسته از تیتانیوم استفاده می‌کنند: نصب و سخت‌افزار ساختاری، مکانیسم‌های ردیاب خورشیدی، و سیستم‌های خنک‌کننده/انتقال گرما. هر جزء، تیتانیوم را توجیه نمی‌کند{2}}مواد جای خود را در جایی که فولاد یا آلومینیوم گالوانیزه به محدودیت‌های عمر مفید می‌رسد، قبل از پایان دوره PPA 25 ساله پروژه به دست می‌آورد.

تصمیم به یک متغیر می رسد: هزینه جایگزینی در حین عملیات. اگر تعویض یک قطعه مستلزم جداسازی آرایه‌ها، خاموش کردن اینورترها یا اعزام خدمه به سایت‌های دوردست باشد، هزینه چرخه عمر مواد ارزان‌تر از هزینه اولیه تیتانیوم بیشتر می‌شود. اگر قطعه به راحتی در دسترس و قابل تعویض باشد، فولاد گالوانیزه یا آلومینیوم انتخاب اقتصادی باقی می ماند.

قطعاتی که تیتانیوم را تضمین می کنند: بازوهای محرک ردیاب (بار چرخه ای + نوردهی)، بست های نصب شده در ساحل (حمله کلریدی به پوشش های روی) و لوله های حلقه خنک کننده در نیروگاه های خورشیدی متمرکز (CSP) که در آن شیمی خنک کننده به فولاد کربنی حمله می کند. برای این کاربردها، اجزای آلیاژ تیتانیوم برای تجهیزات خورشیدی عمر مفیدی را ارائه می دهند که فولاد و آلومینیوم به آن نمی رسند.

انتخاب درجه: کلاس 2 در مقابل کلاس 5 در مقابل کلاس 7

سه گرید تیتانیوم 95 درصد از کاربردهای زیرساخت خورشیدی را پوشش می دهد. تفاوت در کیفیت نیست{2}}بلکه شیمی و خواص مکانیکی است که با بارها و محیط های خاص مطابقت دارد.

اموال	درجه 2 (CP)	درجه 5 (Ti-6Al-4V)	درجه 7 (Ti-0.2Pd)
استاندارد ASTM	B348/B338	B348/B381	B348/B338
مقاومت کششی (MPa)	345	950	345
قدرت تسلیم (MPa)	275	880	275
مقاومت در برابر خوردگی	خوب (عمومی)	خوب (عمومی)	برتر (Cl- + اسید)
بهترین کاربرد خورشیدی	نصب، لوله های خنک کننده	بازوهای ردیاب، براکت های ساختاری	بست های ساحلی، مبدل های حرارتی
هزینه نسبی	پایه	+40-60%	+80-120%

درجه 2 از نظر تجاری تیتانیوم خالص است. این دستگاه خوردگی جوی عمومی و حلقه های خنک کننده آب خالص را کنترل می کند. برای نصب ریل و اجزای ساختاری بدون بار-، درجه ۲ استحکام کافی را در پایین‌ترین قیمت تیتانیوم ارائه می‌کند. قدرت تسلیم 275 مگاپاسکال (به ازای هر ASTM B348) از الزامات بار باد معمولی برای سیستم‌های نصب شیب{9} ثابت بیشتر است.

درجه 5 (Ti-6Al-4V) آلیاژ درجه هوافضا است. اضافات آلومینیوم و وانادیم استحکام کششی را به 950 مگاپاسکال-3 برابر بیشتر از درجه 2 می‌رساند. این بارگذاری خستگی به استحکام بالاتر درجه 5 نیاز دارد. استفاده از درجه 2 در بازوی ردیاب خطر ترک خوردگی خستگی در غلظت‌های تنش در عرض 5 تا 8 سال را به همراه دارد.

درجه 7 0.15-0.25٪ پالادیوم اضافه می کند. پالادیوم پتانسیل خوردگی را تغییر می‌دهد و التیام غیرفعال فیلم را در محیط‌های غنی از کلرید{7} و اسیدی ممکن می‌سازد. برای مزارع خورشیدی ساحلی در فاصله 5 کیلومتری آب شور، بست‌های درجه 7 و لوله‌های مبدل حرارتی از خوردگی شکافی در ریشه‌های نخ و لوله‌ها-به-لوله‌های لوله‌ای جلوگیری می‌کنند - دو مکانی که در نهایت درجه 2 در آن سوراخ می‌شود.

مشخصات منطقه ای: آلمان، ژاپن، هند، آسیای جنوب شرقی

جغرافیا انتخاب درجه تیتانیوم را از طریق دو کانال هدایت می کند: بار کلرید اتمسفر و شیمی خاک. طراحی یک مزرعه خورشیدی بسته به مکانی که ساخته شده است، به مشخصات مواد متفاوتی نیاز دارد.

آلمان:پروژه‌های مقیاس داخلی-در باواریا و براندنبورگ با قرار گرفتن در معرض کم کلرید مواجه هستند (دسته ISO 9223 C2-C3). تیتانیوم درجه 2 برای نصب سخت افزار کافی است. پروژه های ساحلی در امتداد دریای شمال و دریای بالتیک از همان پروتکل کلرید ژاپن-گرید 7 برای اتصال دهنده ها در 5 کیلومتری خط ساحلی پیروی می کنند. بازرسان آلمانی BImA و TÜV برای اجزای ساختاری، از جمله تیتانیوم، به گواهینامه کامل مواد (EN 10204 Type 3.1) نیاز دارند.

ژاپن:بیشتر انرژی خورشیدی-در ژاپن در 10 کیلومتری خط ساحلی قرار دارد. اسپری نمک طوفان{3}}در طول فصل طوفان، بارهای کلرید 15-60 میلی‌گرم بر متر مربع/روز (دسته ISO 9223 C4-C5) را تحویل می‌دهد. درجه 7 برای بست ها و اتصالات ساختاری در معرض استاندارد است. بازوهای ردیاب در سایت های ساحلی از درجه 5 برای استحکام استفاده می کنند، با بست های درجه 7 در نقاط مونتاژ. JIS H 4600 (ورق/صفحه تیتانیوم) و JIS H 4607 (لوله تیتانیوم) استانداردهای ژاپنی معادل ASTM B348/B338 هستند- تأیید کنید که تامین کننده شما به کدام استاندارد گواهی می دهد.

هند:پروژه‌های صحرای راجستان و گجرات با فرابنفش بالا و چرخه حرارتی مواجه هستند (5- درجه تا 50 درجه نوسان روزانه) اما حداقل قرار گرفتن در معرض کلرید-درجه 2 کافی است. پروژه های ساحلی در تامیل نادو و گجرات (خلیج خامهات) به همان دلایلی که ژاپن نیاز به درجه 7 دارند. گواهی BIS هند استانداردهای ASTM و JIS را می پذیرد. قبل از مشخص کردن، پذیرش را با پیمانکار EPC خود تأیید کنید.

آسیای جنوب شرقی:رطوبت استوایی (75-90% RH در تمام طول سال) به‌علاوه بارهای کلرید ساحلی، آسیای جنوب شرقی را به تهاجمی‌ترین محیط برای تجهیزات نصب خورشیدی تبدیل کرده است. پروژه‌های ویتنام، تایلند، اندونزی و فیلیپین در 10 کیلومتری خط ساحلی باید درجه 7 را برای همه اتصال دهنده‌های در معرض دید و درجه 5 را برای بازوهای ردیاب مشخص کنند. پروژه های داخلی (شمال شرقی تایلند، ویتنام شمالی) می توانند از درجه 2 برای نصب ثابت استفاده کنند. فصل باران‌های موسمی 3-6 ماه چرخه خشک و مرطوب مداوم ارائه می‌کند که تخریب پوشش روی لایه اکسید غیرفعال فولاد گالوانیزه-تیتانیوم را تسریع می‌کند در این شرایط تجزیه نمی‌شود.

برنامه-به-نقشه بندی نمره

جدول زیر بر اساس نوع بار و محیط قرارگیری، مقیاس‌های کاربردی رایج- اجزای خورشیدی را به درجه‌های توصیه‌شده تیتانیوم نشان می‌دهد:

جزء	درجه توصیه شده	چرا
ریل های نصب	درجه 2	استحکام کافی، کمترین هزینه، خوردگی جوی عمومی خوب است
بازوهای درایو ردیاب	درجه 5	استحکام خستگی بالا برای بارهای متحرک، 3 برابر قوی تر از درجه های CP
بست های ساحلی	درجه 7	افزودن Pd در برابر خوردگی شکاف کلرید در رابط های رزوه مقاومت می کند
لوله های مبدل حرارتی خنک کننده	کلاس 2 یا 7	درجه 2 برای آب خالص؛ درجه 7 اگر خنک کننده حاوی کلرید باشد

7 سندی که باید قبل از سفارش درخواست کنید

یک تامین کننده تیتانیوم بدون گواهینامه کامل، فلز را با برچسب می فروشد. قبل از ثبت هر گونه سفارش تولید، این اسناد را درخواست کنید:

1. گواهی آزمایش مواد (EN 10204 Type 3.1 یا ASTM A960){3}}با شماره حرارت، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی

2. مطابقت با ASTM B348 (میله) یا B338 (لوله) یا B381 (جعل)-نه فقط "تیتانیوم" در فاکتور

3. نتایج تست خوردگی بین دانه ای (ASTM G67 برای گریدهای Ti) در صورتی که کاربرد شامل محیط اسیدی باشد

4. گزارش بازرسی ابعادی با داده‌های CMM برای اجزای ماشین‌کاری شده{0}}تلرانس به ازای ISO 2768-mK، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد

5. مشخصات پرداخت سطح (مقدار Ra) با روش اندازه‌گیری{0}}برای اجزای در تماس چرخشی یا لغزنده حیاتی است

6. گواهینامه سیستم مدیریت کیفیت ISO 9001-نه یک مجوز تجاری، گواهی واقعی QMS

7. گواهی کشور مبدا و قابلیت ردیابی مواد خام-منبع اسفنج تیتانیوم بر محتوای اکسیژن بینابینی تأثیر می گذارد

اگر یک تامین کننده موارد 1-3 را ارائه نکند، درجه مواد در قیمت پیشنهادی غیرقابل تایید است. شما در حال خرید فلز با برچسب هستید، نه تیتانیوم تایید شده.

منطق هزینه: هزینه اولیه در مقابل پس انداز چرخه عمر

قیمت تیتانیوم 3-5 برابر بیشتر از فولاد گالوانیزه گرم-در هر کیلوگرم است. اما مقایسه به ازای هر کیلوگرم نیست - بلکه به ازای هر سال عمر مفید است.

ریل نصب فولاد گالوانیزه در محیط ساحلی جنوب شرقی آسیا نیاز به گالوانیزه مجدد یا تعویض در سال 10-12 دارد. هزینه جایگزینی شامل موارد زیر است: مواد، نیروی کار، دسترسی به جرثقیل، جداسازی آرایه، و از دست دادن تولید انرژی در زمان خرابی. در یک مزرعه خورشیدی 100 مگاواتی، جایگزینی 5000 ریل نصب شده به تنهایی 180 تا 250 هزار دلار هزینه مواد و نیروی کار دارد - قبل از محاسبه درآمد از دست رفته تولید.

یک ریل تیتانیوم درجه 2 با ظرفیت بار معادل 4 برابر بیشتر از قبل هزینه دارد اما به نگهداری صفر در طول 25 سال نیاز ندارد. نقطه متقاطع که در آن هزینه چرخه عمر تیتانیوم بر فولاد گالوانیزه برتری دارد، سال 12-14 در محیط های ساحلی، سال 18-20 در محیط های داخلی است. برای PPA 25 ساله، تیتانیوم بر اساس چرخه حیات در هر مکان ساحلی یا با رطوبت بالا ارزان تر است.

این محاسبه برای محیط‌های داخلی کم-کلرید که در آن فولاد گالوانیزه به 20+ سال عمر مفید می‌رسد، اعمال نمی‌شود. در آن مکان‌ها، مشخص کردن تیتانیوم هزینه را بدون ارزش افزوده می‌افزاید.

سوالات متداول

آیا می توانم برای صرفه جویی در هزینه از تیتانیوم درجه 2 به جای گرید 5 برای بازوهای ردیاب استفاده کنم؟

نه. بازوهای ردیاب در حالی که آرایه خورشید را دنبال می‌کند، هزاران چرخه در روز بارگذاری خستگی چرخه‌ای- را تجربه می‌کنند. قدرت تسلیم درجه 2 (275 مگاپاسکال در هر ASTM B348) برای بارگذاری خستگی پایدار کافی نیست. درجه 5 (Ti-6Al-4V، بازده 880 مگاپاسکال) برای اجزای بحرانی خستگی مشخص شده است. استفاده از درجه 2 خطر شروع ترک خستگی در نقاط تمرکز تنش را در عرض 5 تا 8 سال به دنبال دارد.

تیتانیوم در مقایسه با آلومینیوم برای نصب خورشیدی چگونه است؟

آلومینیوم 6061-T6 دارای قدرت تسلیم 276 مگاپاسکال-تقریباً مشابه با تیتانیوم درجه 2 است. هر دو در برابر خوردگی اتمسفر مقاومت می کنند. تفاوت در محیط های تهاجمی است: آلومینیوم در محیط های کلرید (ساحلی، نمک یخ زدایی) دچار خوردگی حفره ای می شود، در حالی که فیلم غیرفعال تیتانیوم پایدار می ماند. برای مکان های داخلی، آلومینیوم مقرون به صرفه تر است. برای مکان های ساحلی، تیتانیوم عمر طولانی تری دارد.

چه سطحی برای قطعات خورشیدی تیتانیوم نیاز دارم؟

برای قطعات نصب استاتیک: Ra 3.2 میکرومتر کافی است. برای جفت گیری سطوح در مکانیسم های ردیاب: Ra 1.6 میکرومتر یا بهتر برای جلوگیری از گند زدگی. گال‌های تیتانیوم در برابر تیتانیوم تحت تماس لغزشی-جفت‌های مواد غیرمشابه (تیتانیوم در برابر فولاد سخت شده یا تیتانیوم در مقابل PTFE{5}}بوش‌های پوشش‌دار) را در رابط‌های لغزنده مشخص می‌کنند.

آیا می توانم اجزای خورشیدی تیتانیوم را در سایت-جوش دهم؟

توصیه نمی شود. جوشکاری تیتانیوم به محافظ گاز بی اثر (TIG با پاکسازی آرگون) در هر دو طرف جوش و قسمت ریشه نیاز دارد. شرایط مزرعه به ندرت الزامات تمیزی و محافظ را برآورده می کند. مجموعه‌های تیتانیوم را از قبل در کارخانه بسازید و به‌عنوان مجموعه‌های فرعی پیچ‌دار/جوشی ارسال کنید. اگر جوشکاری میدانی اجتناب‌ناپذیر است، صلاحیت روش جوشکاری ISO 3834 را مشخص کنید و{7}}بازرسی رنگ جوش (نقره‌ای/کاهی=قابل قبول؛ آبی/بنفش=اکسیداسیون، رد) را مشخص کنید.

اجزای تیتانیوم خود را مشخص کنید

نقشه های جزء، درجه تیتانیوم مورد نیاز و محل پروژه را ارسال کنید. شما یک برگه مشخصات مواد تایید شده با انطباق با ASTM، خواص مکانیکی و تحمل ابعادی را ظرف 24 ساعت دریافت خواهید کرد.

ایمیل:sales@moly-tungsten.com| WhatsApp/تلفن: +86 134 3633 4453

---

China Super Tech Co., Ltd. (moly-tungsten.com) - 11 سال تولید قطعات تیتانیوم، تنگستن و مولیبدن. دارای گواهینامه ISO 9001 به صنایع خورشیدی، نیمه هادی، پزشکی و نفت و گاز در سراسر آلمان، ژاپن، هند و آسیای جنوب شرقی خدمت می کند.

تماس: sales@moly-tungsten.com|+86 134 3633 4453|پارک علم و فناوری وانگجینگ، پکن، چین