(1. Úvod
Oceán, ktorý predstavuje asi 71 percent zemského povrchu, obsahuje bohaté zdroje. Stala sa jedným zo smerov úsilia ľudí na mnoho rokov rozvíjať a využívať oceán a urobiť z neho zdroj nášho obrovského bohatstva. Morská voda je však korozívna kvôli obsahu soli približne 3,5 percenta. Okrem toho niektoré biologické znečistenie v oceáne tiež urýchľuje koróziu morskej vody.
Titán je materiál s vynikajúcimi fyzikálnymi vlastnosťami a stabilnými chemickými vlastnosťami. Titán a jeho zliatiny majú vysokú pevnosť, malú špecifickú hmotnosť a sú odolné voči korózii morskou vodou a koróziou v morskej atmosfére, čo môže dobre spĺňať požiadavky na aplikácie ľudí v námornom inžinierstve. Po rokoch tvrdej práce ľudí v titánovom priemysle a výskumných pracovníkoch v oblasti oceánskeho inžinierstva sa titán široko používa v oblastiach vývoja ropy a zemného plynu na mori, výstavby námorných prístavov, pobrežných elektrární, odsoľovania morskej vody, lodí, morského rybolovu a morskej tepelnej energie. konverzie. Teraz sa titán pre námorné inžinierstvo stal jednou z hlavných oblastí civilného použitia titánu.
(II) Stav žiadosti
2.1 Rozvoj ropy a zemného plynu na mori
Ropa je miazgou ekonomiky krajiny. Odhaduje sa, že svetové vyťažiteľné zásoby ropy sú 300 miliárd ton, z toho zásoby ropy na morskom dne sú asi 130 miliárd ton. Vývoj podmorskej ropy sa začal začiatkom 20. storočia. Jeho vývoj prešiel procesom od pobrežia po ďaleké more, od plytkého mora po hlboké more. Obmedzené technickými podmienkami a materiálnym vývojom sa spočiatku dali využívať len ložiská ropy a zemného plynu siahajúce priamo od pobrežia k plytkému moru. Od 80. rokov 20. storočia, stimulovaný energetickou krízou a technologickým pokrokom, sa prieskum a rozvoj ropy na mori rýchlo rozvinul a rozvoj ropy na mori rýchlo postúpil na kontinentálny šelf, čím sa postupne vytvoril nový sektor ropného priemyslu na mori. Pobrežná vrtná plošina je pracovnou základňou na prieskum a ťažbu podmorskej ropy a plynu a označuje úroveň technológie rozvoja podmorskej ropy a zemného plynu. Zariadenia na ťažbu ropy na mori zahŕňajú najmä plošiny na ťažbu ropy a pomocné zariadenia, ako sú chladiče ropy, stúpačky ropy, čerpadlá, ventily, spoje a príslušenstvo. Tieto zariadenia sú v kontakte so sulfidom, amoniakom, chlórom a inými médiami v morskej vode a surovej rope. Kvôli vynikajúcej odolnosti titánu proti korózii v týchto médiách použili Spojené štáty začiatkom 70. rokov vo svojich ropných poliach piliere ropných platforiem na mori vyrobené z titánu a titán použili na výrobu rúrkových výmenníkov tepla a doskových výmenníkov tepla. Ohrievač. Titánový plášť a rúrkový výmenník tepla využíva morskú vodu ako chladiace médium na chladenie vysokoteplotnej zmesi pary a oleja čerpanej z ropného vrtu. Titánový doskový výmenník tepla využíva aj morskú vodu ako chladiace médium na chladenie sladkej vody, ktorá ochladzuje ropu vo výmenníku tepla z uhlíkovej ocele. Spojené štáty americké používajú asi 100 titánových výmenníkov tepla na ropných plošinách v Severnom mori. Titánový komponent objednaný spoločnosťou Hunting Oilfield Services v Aberdeene, Škótsko, Veľká Británia, sa považuje za prvý titánový hriadeľ vysokotlakovej stúpačky na svete pre projekt Heidrum spoločnosti Conoco v Nórsku.
Titánová vrtná rúra z ropnej titánovej zliatiny má dlhú životnosť, jej hmotnosť je len polovičná v porovnaní s nehrdzavejúcou oceľou, ale jej flexibilita použitia je dvojnásobná ako v prípade nehrdzavejúcej ocele a jej životnosť je 10-krát dlhšia ako oceľ. Tieto vynikajúce vlastnosti robia z titánu vynikajúci materiál na vŕtanie zložitých takmer kruhových hlbokých vrtov. Kombinované vŕtacie nástroje vrátane titánových vrtných rúrok môžu výrazne skrátiť čas vŕtania a znížiť celkové náklady na vŕtanie. V roku 2000 spoločnosti GrantPrideco, RTI Energy Systems a Torch Drilling Services v Spojených štátoch prvýkrát použili titánové vrtné rúrky pre priemyselné aplikácie. Titánová vrtná rúra, vyrábaná a dodávaná spoločnosťami GrantPrideco a RTI Energy Systems, má tiež oceľové spoje nástrojov z GrantPrideco Anti-Fatigue. Spoje sú ľahké, flexibilné pri používaní a vďaka nim sú titánové vrtné rúry robustné a pevné.
Potrubný systém morskej vody je nevyhnutnou súčasťou podmorskej ťažby ropy. Keďže titán má vysokú odolnosť proti korózii voči morskej vode, jeho životnosť je 10-krát dlhšia ako životnosť oceľového systému. Preto sú náklady na titánový potrubný systém nákladovo efektívne v porovnaní so systémom Cu-Ni. z Active Metals of America a Precision Tube Technology spoločne založili spoločnosť Titanium Tube Technology Company na výrobu rúrky z titánovej zliatiny s veľkým priemerom. Zliatina použitá v tomto potrubí je zliatina Ti-3Al-2.5V, priemer je 650 mm, hrúbka steny je 22-25 mm a dĺžka je 350 m. Iná spoločnosť v Spojených štátoch použila bezšvíkové rúrky z titánovej zliatiny s dĺžkou 15 m, vonkajším priemerom 600 mm a hrúbkou steny 25 mm na výrobu takmer 500 m dlhej stúpacej rúrky extrúziou, ktorá sa používa na vrtnej plošine na mori. Hovorí sa, že hmotnosť stúpacej rúry sa dá znížiť na polovicu, čo môže výrazne znížiť náklady na balast, navyše má aj vysokú lomovú húževnatosť a dlhú únavovú životnosť.
Podľa údajových správ sa v projekte rozvoja ropného poľa v Severnom mori v Spojených štátoch zvýšilo množstvo titánu použitého v zariadení s plávajúcim telom na lodi a v pevnom zariadení na morskom dne v porovnaní s predchádzajúcim. Dopyt po titánových materiáloch pre 24 plávajúcich zariadení a 64 podmorských pevných zariadení je: 50-100t pre bezpečnostné ochranné zariadenia, 50-100t pre spojovacie zariadenia, 400-1000t pre všeobecné zdvíhacie zariadenia a 1400-4200t pre vrtné rúry. Korózia konštrukčných častí spôsobená biologickým znečistením plošín na prieskum ropy na mori je dosť vážna. Jedna spoločnosť v Spojených štátoch používa dlhé plášte vyrobené z titánových rúr na ťažobných plošinách na ochranu častí na plošine.
V posledných rokoch došlo k výraznému nárastu používania komponentov zo zliatiny titánu pri ropných vrtoch a výrobných operáciách na mori. Komponenty zo zliatiny titánu umožňujú ropným vrtom prístup do hlbších vôd a hlbších vrtov, vrátane vyšších teplôt a vysoko korozívneho (tj slaného) výrobného prostredia.
Pre tento typ aplikácie je najvhodnejšia zliatina na báze titánu TC4 (Ti-6Al-4V) s najnižšou cenou z hľadiska komplexného výkonu. Potrubný systém morskej vody je nevyhnutnou súčasťou podmorskej ťažby ropy. Keďže titán má vysokú odolnosť proti korózii voči morskej vode, jeho životnosť je 10-krát dlhšia ako životnosť oceľového systému. Preto sú náklady na titánový potrubný systém nákladovo efektívnejšie ako na systém Cu-Ni. z Active Metals of America a Precision Tube Technology spoločne založili spoločnosť Titanium Tube Technology Company na výrobu rúrky z titánovej zliatiny s veľkým priemerom. Zliatina použitá pre toto potrubie je zliatina TA18 (Ti-3Al-2.5V) s priemerom 650 mm, hrúbkou steny 22-25 mm, dĺžkou 350 m a potrubie s hmotnosťou 80-90t, ktoré sa plánuje použiť na podmorský prieskum ropy . Iná spoločnosť v Spojených štátoch použila bezšvíkové rúrky z titánovej zliatiny s dĺžkou 15 m, vonkajším priemerom 600 mm a hrúbkou steny 25 mm na výrobu takmer 500 m dlhej stúpacej rúrky extrúziou, ktorá sa používa na vrtnej plošine na mori. Hovorí sa, že hmotnosť stúpacej rúry sa dá znížiť na polovicu, čo môže výrazne znížiť náklady na balast, navyše má aj vysokú lomovú húževnatosť a dlhú únavovú životnosť.
Prax ukázala, že zliatina Ti-6Al-4V (Gr.5_TC4) je najlepším materiálom na vŕtanie rúr. Pri vŕtaní sú najdôležitejšie medza klzu a únavová sila. Preto sú dve zliatiny Gr.5 s obzvlášť nízkymi intersticiálnymi prvkami vhodné pre kritickejšie dynamické zdvíhacie zariadenia. Keď prevádzková teplota prekročí 75 ~ 80 stupňov, aby sa zabránilo štrbinovej korózii alebo korózii pod napätím, používa sa zliatina Gr29 obsahujúca ruténium.
Medzi najčastejšie používané komponenty patria pobrežné vŕtacie kladkostroje, vrtné rúry, kužeľové namáhané spoje (TSJ) a titánovo/oceľové hybridné kladkostroje.
Malé titánové komponenty, ako sú titánové čerpadlá, ventily, spoje, spojovacie prvky, svorky a náhradné diely, sa široko používajú na plošinách na ťažbu ropy. Zliatiny titánu sú tiež široko používané na plášťoch nástrojov na ťažbu ropy na mori v zahraničí.
2.2 Prístavné budovy
Titán má na povrchu oxidový film s hrúbkou nie väčšou ako 10nm. Je veľmi stabilný v korozívnych prostrediach a má vynikajúcu odolnosť proti korózii vo vzduchu, morskej vode a morskom prostredí. V súčasnosti je to najvhodnejšia surovina do rôznych morských prostredí. Japonsko energicky realizovalo námorný rozvoj, ako napríklad most z Honsu do Šikoku, most cez Tokijský záliv, letisko Kansai a plávajúca základňa na skladovanie ropy. Expozičný test vykonaný Ministerstvom výstavby a Iron and Steel Club of Japan na hladine oceánu rieky Oigawa a vyšetrovacie správy rôznych antikoróznych expozičných testov, ktoré vykonalo ministerstvo dopravy a Steel Pipe Pile Association na plávajúcej lodi Bosaki pieskový kozlík tiež ukázal, že titán je najvhodnejším materiálom. Okrem vynikajúcich antikoróznych vlastností má titán aj výhody veľmi malého množstva rozpustených iónov v prostredí morskej vody, žiadnu toxicitu a netreba sa obávať znečistenia životného prostredia. Japonsko tiež vybudovalo super veľkú plávajúcu morskú štruktúru s použitím kompozitných materiálov z titánu a ocele v morskej vode; pri výstavbe diaľnice v Tokijskom zálive boli použité titánové materiály ako odolné torzo mostných pilierov a titánovo-oceľové kompozitné materiály každého mostného piliera sú Množstvo je 0,9 t. Veľké plávajúce námorné štruktúry, ktoré sa už používajú alebo sú plánované, zahŕňajú letiská, prístavné logistické základne, športové zariadenia a ďalšie.
2.3 Pobrežné elektrárne
Komplexné využitie morskej vody je jedným z dôležitých projektov v námornom inžinierstve. Kondenzátor pobrežnej elektrárne je zariadenie, ktoré využíva veľké množstvo morskej vody. Titán používaný v pobrežných elektrárňach je hlavne titán používaný v kondenzátoroch. Keďže kondenzátor využíva ako chladiacu vodu morskú vodu a morská voda obsahuje veľké množstvo bahenného piesku, suspendovaných látok, morských organizmov a rôznych korozívnych látok, situácia je vážnejšia v čerstvej soľanke, kde sa morská voda a riečna voda striedajú. Tradičné kondenzátory používajú rúrky zo zliatiny medi, ktoré sú často vážne poškodené v dôsledku rôznych korózií v morskej vode. Titán má dobrú odolnosť proti korózii v morskej vode, najmä v znečistenej morskej vode, a jeho odolnosť proti vysokorýchlostnej eróznej korózii je obzvlášť vynikajúca.
2.4 Zariadenie na odsoľovanie morskej vody
„Voda je zdrojom života“. V súčasnosti sa nedostatok vody stal problémom, ktorý sužuje svet. Asi 25 percent svetovej populácie nemá dostatočné zdroje pitnej vody. Svetové suchozemské rieky a zdroje podzemnej vody zďaleka nezodpovedajú potrebám priemyselného rozvoja. Preto bude odsoľovanie morskej vody pre ľudí v budúcnosti efektívnou metódou na riešenie sladkovodných zdrojov.
Z pohľadu vývoja odsoľovania morskej vody doma i v zahraničí ide najmä o dva spôsoby: destilácia a reverzná osmóza. Prvým je ohrievanie morskej vody, aby sa odparila, a potom kondenzácia pary, aby sa získala sladká voda. Tá má morskú vodu natlakovať, takže sladká voda v nej prejde špeciálnou membránou a zadrží soľ na získanie sladkej vody. Prvé zariadenia na odsoľovanie morskej vody používali zliatiny medi, uhlíkovú oceľ a iné materiály. Pretože tieto materiály nie sú odolné voči korózii morskou vodou a majú nízku efektivitu výroby, boli rýchlo nahradené titánom s vynikajúcou odolnosťou proti korózii morskou vodou. Pri odsoľovaní morskej vody je hlavnou aplikáciou titánu rúrka na prenos tepla ohrievača odsoľovacieho zariadenia. Hlavnými výrobcami odsoľovacích zariadení sú Spojené štáty americké a Japonsko. Do roku 2004 bolo na svete vybudovaných alebo vo výstavbe viac ako 15{2}} odsoľovacích zariadení s dennou produkciou približne 32 miliónov ton sladkej vody. Japonská spoločnosť postavila 10 destilačných jednotiek pre Saudskú Arábiu s denným výkonom 30,000 ton sladkej vody, s použitím 3200 ton titánových rúr a priemerným denným výkonom 10,{10}} ton, ktoré si vyžadujú 107 ton titánu.
Tianjin, Shandong a ďalšie miesta mojej krajiny postavili alebo budujú zariadenia na odsoľovanie morskej vody. Napríklad predbežný plán odsoľovania morskej vody v Tchien-ťine je produkovať 500000 ton sladkej vody denne do roku 2007 a 700{4}} ton do roku 2010. Odhaduje sa, že asi 250 ton titánu sa použije v projektoch odsoľovania morskej vody v Tianjine a Shandongu.
2.5 Lode
Titán a jeho zliatiny sú odolné voči korózii v morskej vode a morskej atmosfére a sú považované za dobré lodné materiály kvôli ich ľahkej špecifickej hmotnosti, vysokej pevnosti, odolnosti voči nárazu, nemagnetizmu, prenosu zvuku a malému koeficientu rozťažnosti. V posledných rokoch priťahuje veľkú pozornosť aplikácia titánu v lodiach. Námorníctvo a lodiarsky priemysel rôznych krajín tiež prikladá veľký význam aplikácii titánu na lodiach a vyvinul mnoho druhov námorných zliatin titánu. Titán a jeho zliatiny sú široko používané v lodiach, ako sú konštrukcie trupu, hlbokomorské prieskumné plavidlá a podmorské tlakové trupy, potrubia, ventily, kormidlá, konzoly hriadeľov, príslušenstvo, vrtule a tlačné motory v pohonoch Hriadele, výmenníky tepla, chladiče, trup sonarové plášte a ďalšie.
Prvou aplikáciou titánu na trupe lode bola ponorka triedy alfa z bývalého Sovietskeho zväzu. Následne bol titán použitý v umelých alebo bezpilotných hlbokomorských výskumných a hlbokomorských asistenčných ponorkách. Priemyselne čistý titán sa používa na všeobecné konštrukčné diely a zliatina Ti-6Al-4V sa používa na tlakové nádoby. Podľa správ môže použitie titánu v konštrukcii trupu nielen znížiť hmotnosť samotného trupu, zvýšiť efektívnu hmotnosť nákladu, ale aj znížiť údržbu a predĺžiť životnosť lode. Hliníková zliatina, mäkká oceľ a iné konštrukčné materiály trupu si vo všeobecnosti vyžadujú údržbu do 10 rokov, zatiaľ čo titánové materiály takmer nevyžadujú údržbu a opravy a ich životnosť sa môže predĺžiť z bežných 20 rokov na 30 až 40 rokov.
Japonský výskum zliatin titánu pre hlbokomorské prieskumné lode bol plodný. Takmer všetky tlakové komory "Deep-Sea 6500", ktoré môžu ubytovať 3 operátorov, používajú zliatiny titánu. Je to výsledok dlhodobého úsilia lodeníc Mitsubishi Heavy Industries Kobe. Ponorky používajú veľké množstvo titánu. Napríklad jadrová ponorka s hĺbkou ponoru 900 m využíva až 3500 t titánu.
2.6 Morský rybolov
Podľa správ sa japonský rybársky priemysel zmenil z rybolovu na chov rýb a perutýn, platesa, úhor atď. boli umelo pestované. V technológii umelého chovu sa široko používa titánová kovová sieť a výmenník tepla z titánových rúrok na udržanie určitej teploty morskej vody. Umelá kultúra kanica bola realizovaná v pobrežných oblastiach Fujianu v mojej krajine a použitý kultivačný kôš typu titánových platní priniesol kultúre kanice vynikajúce výhody.
2.7 Premena tepelnej energie oceánov
V oceáne je obrovská energia, ako je prílivová energia, energia vĺn, energia rozdielu teplôt, energia oceánskeho prúdu a energia rozdielu soli a tak ďalej. S rastúcim nedostatkom energie vo svete sa ľudia budú viac zaujímať o rozvoj a využitie energie oceánov. Boli preskúmané a vyvinuté projekty na výrobu termoelektrickej a prílivovej energie. Princípom výroby termoelektrickej energie je použitie morskej vody s vysokou teplotou na povrchu oceánu na odparovanie amoniaku alebo freónu na pohon turbíny, aby sa otáčala a generovala elektrickú energiu, a potom použitie nízkoteplotnej morskej vody v hlbokom oceáne na ochladenie odpareného amoniaku. alebo freón na vytvorenie sústavy tepelného motora s nepretržitým cyklom.
Hlavnými zariadeniami na výrobu termoelektrickej energie sú výparníky, kondenzátory, sacie potrubia morskej vody, slučky atď., ktoré vyžadujú nielen odolnosť proti korózii, ale aj odolnosť proti korózii čpavkom a fluórom. Titán a jeho zliatiny majú nielen dobrú odolnosť proti korózii v morskej vode, ale sú odolné aj voči korózii čpavkom a fluórom, preto je titán tým najideálnejším materiálom.
Titánové rúrkové výparníky a kondenzátory sa používajú v termoelektrárňach v Spojených štátoch a Japonsku a dosiahli sa dobré výsledky.
(iii) Vyhliadky
Ako vznikajúci civilný trh s titánom sa námorné inžinierstvo v posledných rokoch rýchlo rozvíjalo. S ďalším prehlbovaním svetovej energetickej krízy budú všetky krajiny sveta investovať veľa pracovných síl a materiálnych zdrojov do využívania ropných zdrojov na morskom dne a iných nerastných zdrojov; v trende globálneho nedostatku sladkej vody budú všetky pobrežné krajiny využívať morskú vodu na výrobu sladkej vody; Čoraz tvrdšia konkurencia námorných zariadení rôznych vojenských mocností je neoddeliteľná od titánu a materiálov z titánových zliatin. Preto bude použitie titánu a jeho zliatin v námornom strojárstve čoraz rozsiahlejšie. Očakáva sa, že titán pre námorné inžinierstvo sa podľa očakávania stane väčším aplikačným trhom pre titánové materiály.
Pre viac informácií nás kontaktujte. Ďakujem
Nicole
Spoločnosť: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Krajina: Čína
Pridať: cesta Baoti, Jintai, mesto Baoji, Shaanxi, Čína
Cel: plus 86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Webstránka: www.jm-titanium.com
