ЕДИНСТВЕННЫЙ, НЕЗАМЕНИМЫЙ. ..

ЕДИНСТВЕННЫЙ, НЕЗАМЕНИМЫЙ. ..

Что говорить, титан — металл замечательный! Но у него достаточно конкурентов, которые, хотя и не безукоризненно, но все же справляются с возложенными на них обязанностями. Нержавеющая сталь менее стойка? Что ж, не беда! Пусть она служит не двадцать лет, а год или два, но ведь и год, и два она будет успешно использоваться. Зато она дешевле. Пусть чугун тяжелее, пусть алюминий намного уступает титану по прочности, но ведь и из них делали и делают вполне пригодные для использования вещи.

Титан, таким образом, в большинстве случаев является одним из металлов, пригодных для изготовления изделий, но не единственным. А это значит, что ему не всегда будет отдано предпочтение.

Но есть такие области техники, где только титан позволяет добиваться дальнейшего прогресса, где отказаться от титана означает отказаться от самой возможности создания тех или иных агрегатов, машин, установок.

Не секрет, что конструкторские разработки в некоторых случаях вынужденно приостанавливаются, так как еще не найдены, не созданы материалы, которые обеспечивали бы конструкции нужные свойства и параметры. К числу таких разработок некоторое время относилось и создание мощных паровых турбин.

Казалось бы, мощность турбины можно увеличить беспредельно: сделай турбину покрупнее —вот и повысится мощность. Но чем больше вращающиеся детали, тем с большей скоростью движется огромная масса металла и тем сильнее центробежные силы растягивают ее и в конце концов разрушают. Рабочие лопатки паровых турбин длиной около метра и более сделать из нержавеющей стали вообще невозможно, так как запаса прочности стали недостаточно, чтобы выдержать те огромные напряжения, которые развиваются во вращающейся с бешеной скоростью конструкции. Кстати, скорость, с которой движутся концы лопаток, приближается к скорости звука!

Вот здесь-то и оказывается незаменимым промышленный металл с самой высокой удельной прочностью! Преимущества титана особенно важны во вращающихся деталях, и поэтому в авиастроении титан применяется сравнительно давно. Ротор компрессора реактивного двигателя, изготовленный из особопрочной специальной стали, не выдерживает скорости вращения в 17 тысяч оборотов в минуту, а точно такой же титановый ротор разрушается только при 25 тысячах оборотов.

Благодаря титану, по-видимому, удастся создать паровые турбины мощностью в 1500 и даже более мегаватт. Одна такая турбина заменит несколько Днепрогэсов.

Базовой моделью отечественной теплоэнергетики сейчас служит турбина мощностью 300 тысяч киловатт. В Донбассе уже работает агрегат в 800 тысяч киловатт. В ближайшие годы такие турбины придут на смену ”300-тысячнику”. А в Ленинграде, на знаменитой выборгской стороне, создан гигант, равного которому не знает мировая практика энергомашиностроения: паровая турбина мощностью 1 миллион 200 тысяч киловатт. В часы "пик" она развивает колоссальную мощность — в 1 миллион 400 тысяч киловатт. Уникальная турбина изготовлена в объединении "Ленинградский металлический завод". При ее производстве использованы новейшие титановые сплавы высокой прочности. Турбина уже работает: в январе 1981 года на Костромской ГРЭС досрочно введен в действие крупнейший в мире среди тепловых электростанций энергетический блок с одновальным турбоагрегатом. На этом уникальном агрегате опробованы новые конструкторские, технологические и эксплуатационные разработки. Он станет основой для выпуска еще более мощной турбины, которая и будет служить базовой моделью на ближайшие десятилетия. Начинается новый этап в мировом энергомашиностроении, который без титана не был бы возможен вообще.

Титан незаменим при изготовлении парогенераторов не только благодаря своей высокой удельной прочности, но и вследствие присущей ему стойкости против коррозии. В цилиндры низкого давления турбинных агрегатов постоянно нагнетается пар, который и приводит лопатки в стремительное движение. Эта горячая влага вызывает коррозионное и эрозионное разрушение подавляющего большинства металлов и сплавов. Титан же по стойкости против воздействия влажного пара превосходит все нержавеющие стали.

Прежде чем приняли решение о проектировании и изготовлении сверхмощной турбины, были испытаны лопатки из титановых сплавов в агрегатах мощностью 300 тысяч киловатт. Паровые турбины с титановыми лопатками успешно используются на Лукомской и Конаковской ГРЭС, лопатки не подвергаются коррозии и эрозии. По расчетам Центрального котлотурбинного института имени Ползунова, применение титановых сплавов в таких агрегатах увеличивает коэффициент их полезного действия и дает экономию по каждой турбине 150 тысяч рублей в год.

Наряду с титановыми лопатками в паровых турбинах успешно используют титановую проволоку. На последней ступени ротора турбины К-300-240, работающей на Приднепровской ГРЭС, эксплуатируют титановые бандажи, что повышает вибрационную стойкость вращающейся детали.

В энергомашиностроении по достоинству оценены и высокая стабильность свойств нового промышленного металла при воздействии рабочих напряжений, и высокая его усталостная прочность. Ведь турбина должна служить без замены 10 лет и более, и все эти годы ротор и лопатки будут стремительно вращаться,

В дальнейшем титановые сплавы могут найти применение для изготовления конденсаторов паровых турбин, что позволит уменьшить габариты и увеличить срок эксплуатации без капитальных ремонтов до 20 лет. Благодаря способности титана сохранять свои свойства в напряженном состоянии его применяют при изготовлении компрессоров. Изготовление рабочих колес аммиачных турбокомпрессоров из сплавов на основе титана позволило в два раза уменьшить число ступеней сжатия и перейти на одноагрегатную конструкцию, что значительно снизило количество требующегося на изготовление машин металла, вдвое уменьшило площадь зданий холодильных станций.

Несколькими страницами ранее рассказывалось о том, что титан начинают использовать в качестве материала для особопрочных и легких труб, предназначенных для бурения сверхглубоких скважин. Прогрессу в деле бурения способствовала все та же незаменимость, уникальность свойств нового промышленного металла.

Незаменимой в некоторых случаях является и стойкость титана против коррозии. Благодаря титану удалось наладить промышленное производство хлористого аммония по методу выпаривания. Метод был известен сравнительно давно, но не применялся, так как не существовало стойкого конструкционного материала для создания нужного оборудования.

Титановое оборудование обеспечило появление новой прогрессивной технологии — автоклавного разложения никелевых концентратов и экстракционной очистки растворов в производстве кобальта. Появилась возможность использовать более высокие давления и температуры, применять для извлечения металлов более агрессивные вещества, что увеличивает производительность труда и позволяет создать непрерывную технологию. С внедрением титановых вентилей, кранов, задвижек в никелевом производстве было ликвидировано загрязнение промежуточных продуктов посторонними примесями, что в значительной мере способствовало освоению выпуска никеля высокой степени чистоты.