Matériaux en titane : matériaux de base à haute-performances favorisant la transition énergétique

Poussé par les objectifs du « double carbone », le secteur de l'énergie progresse vers un développement à haute-efficacité et à faible-carbone, ainsi que vers des scénarios d'exploitation en haute mer-extrêmes. Contraints par une résistance insuffisante à la corrosion, un poids élevé et une tolérance limitée à la température et à la pression, l’acier et l’acier inoxydable ne peuvent pas répondre aux exigences des nouveaux équipements énergétiques. Bénéficiant de propriétés complètes exceptionnelles,titane et alliages de titanecompenser les inconvénients des matériaux conventionnels.

 

 

Les équipements énergétiques fonctionnent souvent dans des conditions difficiles, notamment la corrosion, les hautes pressions, les fluctuations drastiques de température et l'érosion par l'eau de mer, qui établissent des normes strictes en matière de fiabilité des matériaux, de durabilité et de conception légère. Les matériaux en titane répondent parfaitement à ces exigences industrielles :

 

• Leur densité ne représente que 60 % de celle de l'acier, offrant une résistance spécifique élevée pour permettre des équipements légers, réduire la consommation d'énergie et réduire les coûts d'exploitation et de maintenance ;
• Ils présentent une excellente résistance à la corrosion par les acides, les alcalis, l'eau de mer et les gaz de combustion, tout en maintenant des performances stables sur une durée de service à long terme ;
• Leurs propriétés mécaniques restent constantes sur une large plage de températures de 200 degrés à 600 degrés ;
• Leurs performances électrochimiques favorables les rendent adaptés aux composants d’énergie hydrogène et de stockage d’énergie.

 

Les matériaux en titane résolvent efficacement les problèmes critiques qui affectent les équipements énergétiques, tels que les défaillances dues à la corrosion, la courte durée de vie et les dépenses de maintenance élevées.

 

 

1.Énergie conventionnelle : stimuler l’efficacité industrielle et la modernisation écologique

Production d'énergie thermique

Les plaques et tuyaux revêtus de titane sont adoptés dans les systèmes de désulfuration, de dénitrification et de condenseur. Résistants à la forte corrosion acide et alcaline, ils prolongent la durée de vie des équipements de plus de trois fois, réduisent les coûts de remplacement et de maintenance des pièces et prennent en charge les émissions ultra-des centrales thermiques.

L'énergie nucléaire

Les alliages de titane présentent une résistance aux radiations stable et une tolérance supérieure à la température et à la pression. Ils sont appliqués dans des composants critiques, notamment les canalisations de refroidissement, les échangeurs de chaleur et les pièces d'étanchéité, pour garantir un fonctionnement sûr et continu des centrales nucléaires, ce qui en fait des matériaux essentiels pour les mises à niveau de l'énergie nucléaire de prochaine-génération.

Exploration pétrolière et gazière

À mesure que l’exploration se déplace vers les eaux profondes et les formations hautement corrosives, les tiges de forage et les raccords en alliage de titane résistent à la corrosion de l’eau de mer et aux hautes pressions. Leur conception légère allège la charge de la plate-forme et réduit la consommation d'énergie opérationnelle, réduisant ainsi de 25 à 30 % le coût du cycle de vie complet des équipements pétroliers et gaziers offshore.

 

2. Nouvelles pistes énergétiques : soutenir le développement à grande échelle de l'énergie verte

Énergie éolienne offshore

Les fixations et connecteurs en alliage de titane résistent à la corrosion par les brouillards salins et le vent marin en mer, résolvant ainsi le problème de vieillissement prématuré des homologues en acier. Ils allègent les tâches de maintenance et prolongent les cycles de service, et sont devenus des matériaux courants pour les projets éoliens offshore haut de gamme à l'étranger.

Énergie hydrogène et piles à combustible

Le titane est utilisé dans les plaques bipolaires et les substrats d'électrodes des électrolyseurs d'eau pour la production d'hydrogène, augmentant ainsi l'efficacité de la production d'hydrogène et prolongeant la durée de vie de l'électrolyseur. Les composants en titane des piles à combustible assurent une durée de vie du système de plus de 20 000 heures. Les récipients de stockage d'hydrogène à haute pression-en titane et les pipelines de transport d'hydrogène tolèrent la haute pression, la corrosion et la fragilisation par l'hydrogène pour garantir un stockage et un transport sûrs de l'hydrogène.

Photovoltaïque et stockage d'énergie

La feuille de titane sert de couche de contact arrière des -films photovoltaïques minces pour améliorer l'efficacité de la conversion d'énergie. Les armoires et les dissipateurs thermiques en alliage de titane s'adaptent aux conditions complexes de fonctionnement du stockage d'énergie en extérieur et en mer. Leur avantage en matière de légèreté facilite également les mises à niveau de réduction de poids pour le stockage d'énergie monté sur véhicule-sous la plate-forme haute tension 800 V-des véhicules à énergie nouvelle.

Énergie géothermique

Les puits géothermiques présentent des températures élevées et des fluides corrosifs hautement minéralisés. L'équipement d'échange thermique de fond en alliage de titane surmonte les vulnérabilités des matériaux conventionnels telles que les dommages fréquents et la courte durée de vie, augmentant ainsi l'efficacité de l'échange thermique géothermique et faisant progresser l'exploitation géothermique à grande échelle.

 

 

Les progrès technologiques nationaux atténuent les défis ci-dessus. De nouveaux procédés, notamment la métallurgie des poudres, l'impression 3D et le façonnage de précision quasi--net, augmentent les taux d'utilisation des matériaux et simplifient la fabrication de pièces complexes, réduisant ainsi le coût des composants en alliage de titane jusqu'à 40 % pour certains fabricants. Une localisation complète a été réalisée sur l'ensemble de la chaîne industrielle, allant du titane spongieux aux produits laminés en titane et au traitement de précision des composants, réduisant ainsi la dépendance à l'égard des importations et établissant une base industrielle pour l'adoption généralisée des matériaux en titane dans le secteur de l'énergie.

 

 

L’énergie éolienne offshore entraînera une demande croissante de pièces structurelles et de fixations en alliage de titane. La croissance de l’industrie de l’énergie hydrogène entraînera une augmentation de la consommation de matériaux à base de titane dans les électrolyseurs, le stockage de l’hydrogène et les équipements de transport. Les projets d'énergie nucléaire de nouvelle-génération, de géothermie et de-pétrole et gaz en haute mer augmenteront la demande d'alliages de titane spéciaux-haut de gamme. Poussés par des innovations technologiques à faible-coût et légèreté, les matériaux en titane devraient remplacer l'acier inoxydable et l'acier au carbone et pénétrer le marché des équipements énergétiques de milieu-à-bas de gamme-.

 

 

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