Як вибрати титанові компоненти для-масштабних сонячних проектів

Як вибрати титанові компоненти для-масштабних сонячних проектів

Сонячна-масштабна сонячна електростанція працює 25-30 років. Монтажні конструкції, компоненти трекерів і системи охолодження стикаються з УФ-деградацією, соляними бризками, циклічною вологістю та корозією ґрунту кожного дня протягом цього терміну служби. Компоненти з титанового сплаву для сонячного обладнання коштують у 3-5 разів дорожче, ніж оцинкована сталь, але вони не потребують повторного цинкування, перефарбування чи заміни протягом життєвого циклу проекту. У цьому посібнику описано вибір класу (клас 2 проти класу 5 проти класу 7), регіональні специфікації для Німеччини/Японії/Індії/Південно-Східної Азії та 7 підтверджувальних документів, які потрібно запитати у свого постачальника перед розміщенням замовлення.

Де титан підходить для-масштабної сонячної енергії

У-масштабних сонячних проектах використовується титан у трьох категоріях компонентів: монтажне та структурне обладнання, механізми сонячного відстеження та системи охолодження/теплопередачі. Не кожен компонент виправдовує титан-матеріал завойовує своє місце там, де оцинкована сталь або алюміній досягає межі терміну служби до закінчення 25-річного терміну PPA проекту.

Рішення зводиться до однієї змінної: вартості заміни під час експлуатації. Якщо для заміни компонента потрібно розібрати масиви, вимкнути інвертори або відправити бригади на віддалені об’єкти, вартість життєвого циклу дешевшого матеріалу перевищує початкову вартість титану. Якщо компонент легкодоступний і його можна замінити, оцинкована сталь або алюміній залишаються економічним вибором.

Компоненти, які вимагають використання з титану: важелі приводу трекера (циклічне навантаження + вплив), кріпильні елементи для берегового монтажу (вплив хлоридів на цинкові покриття) і труби контуру охолодження на установках концентрованої сонячної енергії (CSP), де хімічний склад охолоджуючої рідини впливає на вуглецеву сталь. Для цих застосувань компоненти з титанового сплаву для сонячного обладнання забезпечують такий термін служби, якого не досягають сталь і алюміній.

Вибір класу: 2 клас, 5 клас, 7 клас

Три сорти титану охоплюють 95% сонячної інфраструктури. Різниця не в якості-а в хімічних і механічних властивостях, які відповідають певним навантаженням і середовищам.

Власність	2 клас (CP)	5 клас (Ti-6Al-4V)	7 клас (Ti-0,2Pd)
Стандарт ASTM	B348/B338	B348/B381	B348/B338
Міцність на розрив (МПа)	345	950	345
Межа текучості (МПа)	275	880	275
Стійкість до корозії	Добре (загалом)	Добре (загалом)	Вищий (Cl⁻ + кислота)
Найкраще сонячне застосування	Монтаж, труби охолодження	Трекери, кронштейни конструкції	Берегове кріплення, теплообмінники
Відносна вартість	Базовий рівень	+40-60%	+80-120%

Сорт 2 - комерційно чистий титан. Він справляється із загальною атмосферною корозією та контурами охолодження чистою водою. Для монтажних рейок і структурних компонентів, які не{3}}несуть{4}}навантаження, клас 2 забезпечує достатню міцність за найнижчою ціною на титан. Межа текучості 275 МПа (згідно ASTM B348) перевищує типові вимоги до вітрового навантаження для фіксованих-систем монтажу під нахилом.

Клас 5 (Ti-6Al-4V) — сплав аерокосмічного класу. Добавки алюмінію та ванадію підвищують міцність на розрив до 950 МПа – у 3 рази вище, ніж у класу 2. Сонячні трекери тисячі разів на день обертаються за сонцем; це втомне навантаження вимагає вищої міцності класу 5. Використання класу 2 у трекері ризикує розтріскатися втомою при концентрації напруги протягом 5-8 років.

Клас 7 додає 0,15-0,25% паладію. Паладій зміщує потенціал корозії, забезпечуючи пасивне загоєння плівки в -насиченому хлоридами та кислому середовищі. Для прибережних сонячних електростанцій у радіусі 5 км від солоної води кріпильні елементи 7-го класу та труби теплообмінника запобігають щілинній корозії в коренях різьби та з’єднаннях труб-–-трубної решетки — двох місцях, де 2-й клас зрештою виривається.

Регіональна специфікація: Німеччина, Японія, Індія, Південно-Східна Азія

Географія вибирає марку титану за двома каналами: атмосферне навантаження хлоридів і хімічний склад ґрунту. Одна і та сама конструкція сонячної електростанції вимагає різних специфікацій матеріалів залежно від місця її будівництва.

Німеччина:Масштабні-проекти внутрішнього комунального господарства в Баварії та Бранденбурзі мають низький рівень впливу хлориду (ISO 9223, категорія C2-C3). Титану 2 класу достатньо для кріплення обладнання. Прибережні проекти вздовж Північного та Балтійського морів дотримуються того самого хлоридного протоколу, що й японський клас 7 для кріплень у межах 5 км від берегової лінії. Німецькі інспектори BImA та TÜV вимагають повної сертифікації матеріалів (EN 10204 тип 3.1) для структурних компонентів, включаючи титан.

Японія:Більшість сонячних-масштабів у Японії розташовано в межах 10 км від берегової лінії. Соляні бризки, викликані тайфуном-, доставляють хлориди 15-60 мг/м²/день (ISO 9223, категорія C4-C5) під час штормового сезону. Ступінь 7 є стандартною для кріплень і відкритих конструктивних з’єднань. Трекерні зброї в прибережних місцях використовують клас 5 для міцності з кріпленнями класу 7 у точках складання. JIS H 4600 (титановий лист/плита) і JIS H 4607 (титанова труба) є японськими стандартами, еквівалентними ASTM B348/B338. Перевірте, який стандарт сертифікує ваш постачальник.

Індія:Проекти в пустелі Раджастхан і Гуджарат стикаються з сильним ультрафіолетовим випромінюванням і температурним циклом (від −5 градусів до 50 градусів щодня), але мінімальний вплив хлориду-Ступінь 2 є достатнім. Прибережні проекти в Таміл Наду та Гуджараті (затока Хамбхат) вимагають 7 класу з тих самих причин, що й Японія. Індійська сертифікація BIS приймає стандарти ASTM і JIS; підтвердьте прийняття у свого EPC-підрядника, перш ніж уточнювати.

Південно-Східна Азія:Тропічна вологість (75-90% відносної вологості протягом року-) і прибережні хлоридні навантаження роблять Південно-Східну Азію найагресивнішим середовищем для обладнання для встановлення сонячних батарей. Проекти у В’єтнамі, Таїланді, Індонезії та на Філіппінах у радіусі 10 км від берегової лінії повинні вказувати клас 7 для всіх відкритих кріпильних елементів і клас 5 для трекерів. У внутрішніх проектах (Північно-Східний Таїланд, Північний В’єтнам) можна використовувати клас 2 для стаціонарного монтажу. Сезон дощів забезпечує 3-6 місяців безперервного волого-сухого циклу, що прискорює деградацію покриття на оцинкованій сталі — пасивна оксидна плівка титану не руйнується за цих умов.

Застосування-для-картування оцінок

У наведеній нижче таблиці відображено загальні{0}}масштабні сонячні компоненти для рекомендованих марок титану залежно від типу навантаження та середовища впливу:

компонент	Рекомендований клас	чому
Монтажні рейки	2 клас	Достатня міцність, найнижча вартість, загальна атмосферна корозія в порядку
Важелі приводу трекера	5 клас	Висока втомна міцність для рухомих вантажів, у 3 рази міцніша, ніж марки CP
Берегові кріплення	7 клас	Додавання Pd протистоїть хлоридній щілинній корозії на межах розділу різьби
Трубки теплообмінника охолодження	2 або 7 клас	2 клас для чистої води; 7 клас, якщо охолоджуюча рідина містить хлориди

7 документів, які потрібно запитати перед замовленням

Постачальник титану без повної сертифікації продає метал з етикеткою. Запитуйте ці документи, перш ніж розміщувати будь-яке виробниче замовлення:

1. Сертифікат випробування матеріалу (EN 10204 тип 3.1 або ASTM A960)-з числом теплоти, хімічним складом і механічними властивостями

2. Відповідність ASTM B348 (брусок), B338 (трубка) або B381 (ковка)-не лише «титан» у рахунку-фактурі

3. Результати випробувань на міжкристалітну корозію (ASTM G67 для марок Ti), якщо застосування включає кислі середовища

4. Звіт про перевірку розмірів із даними ШМ для оброблених компонентів-допуски відповідно до ISO 2768-mK, якщо не вказано інше

5. Специфікація обробки поверхні (значення Ra) із методом вимірювання,-важливим для компонентів, що обертаються чи ковзають

6. Сертифікація системи управління якістю ISO 9001-не бізнес-ліцензія, справжній сертифікат QMS

7. Сертифікат країни походження та відстеження сировини-джерело титанової губки впливає на вміст кисню в тканинах

Якщо постачальник не надає пункти 1-3, клас матеріалу в пропозиції не підлягає перевірці. Ви купуєте метал з маркуванням, а не сертифікований титан.

Логіка витрат: початкові витрати проти економії життєвого циклу

Титан коштує в 3-5 разів дорожче, ніж-гарячеоцинкована сталь за кілограм. Але порівняння не на кілограм, а на рік служби.

Монтажна рейка з оцинкованої сталі в прибережному середовищі Південно-Східної Азії потребує повторного-оцинкування або заміни на 10-12 році. Вартість заміни включає: матеріали, оплату праці, доступ крана, розбирання масиву та втрати виробництва енергії під час простою. У сонячній електростанції потужністю 100 МВт заміна 5000 монтажних рейок коштує лише 180 000–250 000 доларів США на матеріали та роботу без врахування втраченого доходу від генерації.

Титанова рейка 2 класу з еквівалентною вантажопідйомністю коштує в 4 рази дорожче, але не потребує технічного обслуговування протягом 25 років. Точкою переходу, коли вартість життєвого циклу титану перевищує вартість оцинкованої сталі, є 12-14 рік у прибережних середовищах, 18-20 рік у внутрішніх середовищах. Для 25-річного PPA титан дешевший на основі життєвого циклу в будь-якому прибережному місці або місці з високою вологістю.

Цей розрахунок не застосовується до внутрішніх середовищ із низьким-хлоридом, де термін служби оцинкованої сталі досягає 20+ років. У цих місцях вказівка ​​титану збільшує вартість, але не додає вартості.

FAQ

Чи можу я використовувати титан класу 2 замість класу 5 для трекерів, щоб заощадити кошти?

Ні. Руки трекерів відчувають циклічні втомні навантаження-тисячі циклів на день, коли решітка слідує за сонцем. Межа текучості класу 2 (275 МПа за ASTM B348) недостатня для тривалого втомного навантаження. Клас 5 (Ti-6Al-4V, текуча міцність 880 МПа) призначений для компонентів, критичних до втоми. Використання класу 2 ризикує виникнення втомних тріщин у точках концентрації напруг протягом 5-8 років.

Як титан порівняно з алюмінієм для сонячного монтажу?

Алюміній 6061-T6 має межу текучості 276 МПа-, що майже ідентично титану 2 класу. Обидва стійкі до атмосферної корозії. Різниця полягає в агресивних середовищах: алюміній піддається точковій корозії в хлоридних середовищах (прибережна, протиожеледна сіль), а пасивна плівка титану залишається стабільною. Для внутрішнього розташування алюміній є економічно ефективнішим. Для прибережних місць титан забезпечує довший термін служби.

Яке покриття поверхні мені потрібно для титанових сонячних компонентів?

Для статичних монтажних компонентів: достатньо Ra 3,2 мкм. Для сполучених поверхонь у механізмах трекера: Ra 1,6 мкм або краще, щоб запобігти задиранню. Титан проти титану під ковзним контактом-вказує на різні пари матеріалів (титан проти загартованої сталі або титан проти PTFE-втулки) на ковзних інтерфейсах.

Чи можу я зварювати титанові сонячні компоненти на місці-?

Не рекомендується. Для зварювання титану потрібен захист інертним газом (TIG з продуванням аргоном) як на поверхні шва, так і на кореневій стороні. Польові умови рідко відповідають вимогам щодо чистоти та екранування. Попередньо-виготовте титанові вузли на заводі та надішліть їх у вигляді болтових/зварних-вузлів. Якщо польового зварювання неможливо уникнути, вкажіть кваліфікацію процедури зварювання за ISO 3834 і перевірку кольору після-зварювання (сріблясто-солом’яний=прийнятний; синій/фіолетовий=окислення, відхилити).

Укажіть свої титанові компоненти

Надішліть креслення компонентів, необхідну марку титану та розташування проекту. Протягом 24 годин ви отримаєте перевірену специфікацію матеріалу з відповідністю ASTM, механічними властивостями та допусками на розміри.

Електронна пошта:sales@moly-tungsten.com| WhatsApp/телефон: +86 134 3633 4453

---

China Super Tech Co., Ltd. (moly-tungsten.com) - 11 років виробництва компонентів із титану, вольфраму та молібдену. Сертифікат ISO 9001. Обслуговує сонячну, напівпровідникову, медичну, нафтогазову промисловість у Німеччині, Японії, Індії та Південно-Східній Азії.

Контакт: sales@moly-tungsten.com|+86 134 3633 4453|Науково-технологічний парк Ванцзін, Пекін, Китай