(1. Giriş
Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 71'ini oluşturan okyanus, bol miktarda kaynak içerir. İnsanların okyanusu geliştirme, kullanma ve okyanusu büyük zenginliğimizin kaynağı haline getirme çabalarının uzun yıllardır yönlerinden biri haline geldi. Ancak deniz suyu, yaklaşık yüzde 3,5'lik tuz içeriği nedeniyle aşındırıcıdır. Ayrıca okyanustaki bazı biyolojik kirlilikler de deniz suyunun korozyonunu hızlandırır.
Titanyum, mükemmel fiziksel özelliklere ve kararlı kimyasal özelliklere sahip bir malzemedir. Titanyum ve alaşımları yüksek mukavemete, küçük özgül ağırlığa sahiptir ve deniz mühendisliğindeki insanların uygulamalarının gereksinimlerini iyi bir şekilde karşılayabilen deniz suyu korozyonuna ve deniz atmosferi korozyonuna karşı dayanıklıdır. Titanyum endüstrisindeki insanlar ve okyanus mühendisliği uygulama araştırmacıları tarafından yıllarca süren sıkı çalışmalardan sonra titanyum, açık deniz petrol ve gaz geliştirme, liman inşaatı, kıyı elektrik santralleri, deniz suyunun tuzdan arındırılması, gemiler, deniz balıkçılığı ve deniz termal enerjisi alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. dönüştürmek. Şimdi, deniz mühendisliği için titanyum, titanyum sivil uygulamasının ana alanlarından biri haline geldi.
(II) Başvuru durumu
2.1 Açık deniz petrol ve gaz geliştirme
Petrol bir ülke ekonomisinin can damarıdır. Dünyanın geri kazanılabilir petrol rezervlerinin 300 milyar ton olduğu ve bunun deniz yatağı petrol rezervlerinin yaklaşık 130 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir. Denizaltı yağının gelişimi 20. yüzyılın başlarında başladı. Gelişimi, açık denizden uzak denize, sığ denizden derin denize uzanan bir süreçten geçmiştir. Teknik koşullar ve malzeme gelişimi ile sınırlı olarak, başlangıçta sadece kıyıdan doğrudan sığ denize uzanan petrol ve doğal gaz yataklarından yararlanılabildi. 1980'lerden bu yana, enerji krizi ve teknolojik ilerleme tarafından teşvik edilen, açık deniz petrol arama ve geliştirme hızla gelişti ve açık deniz petrol gelişimi hızla kıta sahanlığına ilerleyerek yavaş yavaş yeni bir açık deniz petrol endüstrisi sektörü oluşturdu. Açık deniz sondaj platformu, denizaltı petrol ve gazının araştırılması ve işletilmesi için çalışma temelidir ve denizaltı petrol ve gaz geliştirme teknolojisinin seviyesini işaret eder. Açık deniz petrol üretim ekipmanı temel olarak petrol üretim platformlarını ve ham petrol soğutucuları, petrol yükselticileri, pompalar, valfler, bağlantılar ve demirbaşlar gibi yardımcı ekipmanları içerir. Bu cihazlar deniz suyu ve ham petrolde sülfür, amonyak, klor ve diğer ortamlarla temas halindedir. Titanyumun bu ortamlardaki mükemmel korozyon direnci nedeniyle, Amerika Birleşik Devletleri 1970'lerin başında petrol sahalarında titanyumdan yapılmış açık deniz petrol platformu sütunlarını ve borulu ısı eşanjörleri ve plakalı ısı eşanjörleri yapmak için titanyum kullandı. Isıtıcı. Titanyum kabuk ve borulu ısı eşanjörü, petrol kuyusundan pompalanan yüksek sıcaklıktaki buhar/yağ karışımını soğutmak için bir soğutma ortamı olarak deniz suyunu kullanır. Titanyum plakalı ısı eşanjörü ayrıca, karbon çelik ısı eşanjöründeki ham petrolü soğutan tatlı suyu soğutmak için bir soğutma ortamı olarak deniz suyunu kullanır. Amerika Birleşik Devletleri, Kuzey Denizi'ndeki petrol platformlarında yaklaşık 100 titanyum ısı eşanjörü kullanıyor. İngiltere, Aberdeen'deki Hunting Oilfield Services tarafından sipariş edilen titanyum bileşeninin, Conoco'nun Norveç'teki Heidrum projesi için dünyanın ilk titanyum yüksek basınçlı yükseltici şaftı olduğu söyleniyor.
Petrol titanyum alaşımlı titanyum sondaj borusu uzun bir hizmet ömrüne sahiptir, ağırlığı paslanmaz çeliğin sadece yarısı kadardır, ancak kullanım esnekliği paslanmaz çeliğin iki katıdır ve hizmet ömrü çeliğinkinin 10 katıdır. Bu mükemmel özellikler titanyumu zor dairesel, derin kuyuları delmek için mükemmel bir malzeme yapar. Titanyum sondaj boruları da dahil olmak üzere kombinasyon sondaj araçları, sondaj süresini büyük ölçüde azaltabilir ve genel sondaj maliyetlerini azaltabilir. 2000 yılında, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki GrantPrideco, RTI Energy Systems ve Torch Drilling Services, endüstriyel uygulamalar için ilk olarak titanyum sondaj borularını kullandı. GrantPrideco ve RTI Energy Systems tarafından üretilen ve tedarik edilen titanyum sondaj borusu ayrıca GrantPrideco Anti-Fatigue'den çelik alet bağlantılarına sahiptir. Eklemler hafiftir, kullanımda esnektir ve titanyum sondaj borularını sağlam ve güçlü kılar.
Deniz suyu boru hattı sistemi, denizaltı petrol sömürüsünün vazgeçilmez bir parçasıdır. Titanyum deniz suyuna karşı yüksek korozyon direncine sahip olduğundan kullanım ömrü çelik sistemin 10 katıdır. Bu nedenle titanyum boru hattı sisteminin maliyeti Cu-Ni sistemine göre daha uygun maliyetlidir. nın-nin. Active Metals of America ve Precision Tube Technology, büyük çaplı bir titanyum alaşımlı tüp üretmek için ortak bir Titanium Tube Technology Company kurdu. Bu boruda kullanılan alaşım Ti-3Al-2.5V alaşımdır, çap 650mm, et kalınlığı 22-25mm ve uzunluk 350m'dir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki başka bir şirket, bir açık deniz sondaj platformunda kullanılan ekstrüzyonla yaklaşık 500m uzunluğunda bir yükseltici boru yapmak için 15m uzunluğunda, 600mm dış çapında ve 25mm et kalınlığında dikişsiz titanyum alaşımlı borular kullandı. Yükseltici borunun ağırlığının yarı yarıya azaltılabileceği, bunun da balast maliyetini büyük ölçüde azaltabileceği, ayrıca yüksek kırılma tokluğu ve uzun yorulma ömrüne sahip olduğu söyleniyor.
Veri raporlarına göre, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Kuzey Denizi petrol sahası geliştirme projesinde, gemideki yüzer cisim cihazında ve deniz tabanındaki sabit cihazda kullanılan titanyum miktarı bir öncekine göre arttı. 24 yüzer gövde cihazı ve 64 deniz altı sabit cihazı için titanyum malzeme talebi: 50-100t güvenlik koruma cihazları, 50-100t bağlantı cihazları, 400-1000t genel kaldırma ekipmanı ve 1400-4200t sondaj boruları için. Açık deniz petrol arama platformlarının biyolojik kirlenmesinin neden olduğu yapısal parçaların korozyonu oldukça ciddidir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir şirket, platformdaki parçaları korumak için madencilik platformlarında titanyum borulardan yapılmış uzun muhafazalar kullanıyor.
Son birkaç yılda, petrol sondajı ve açık deniz üretim operasyonlarında titanyum alaşımlı bileşenlerin kullanımında belirgin bir artış görüldü. Titanyum alaşımlı bileşenler, petrol sondajının daha yüksek sıcaklıklar ve oldukça aşındırıcı (yani tuzlu) üretim ortamları dahil olmak üzere daha derin sulara ve daha derin kuyulara erişmesine izin verir.
Bu tür bir uygulama için, TC4 titanyum çubuk (Ti-6Al-4V) bazlı alaşım, kapsamlı performans açısından en uygun ve en düşük maliyetlidir. Deniz suyu boru hattı sistemi, denizaltı petrol sömürüsünün vazgeçilmez bir parçasıdır. Titanyum deniz suyuna karşı yüksek korozyon direncine sahip olduğundan kullanım ömrü çelik sistemin 10 katıdır. Bu nedenle titanyum boru hattı sisteminin maliyeti Cu-Ni sistemine göre daha uygun maliyetlidir. nın-nin. Active Metals of America ve Precision Tube Technology, büyük çaplı bir titanyum alaşımlı tüp üretmek için ortak bir Titanium Tube Technology Company kurdu. Bu boru için kullanılan alaşım TA18 (Ti-3Al-2.5V) alaşımıdır, 650mm çapında, 22-25mm et kalınlığında, 350m uzunluğunda ve denizaltı petrol aramalarında kullanılması planlanan 80-90t ağırlığındaki boru. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki başka bir şirket, bir açık deniz sondaj platformunda kullanılan ekstrüzyonla yaklaşık 500m uzunluğunda bir yükseltici boru yapmak için 15m uzunluğunda, 600mm dış çapında ve 25mm et kalınlığında dikişsiz titanyum alaşımlı borular kullandı. Yükseltici borunun ağırlığının yarı yarıya azaltılabileceği, bunun da balast maliyetini büyük ölçüde azaltabileceği, ayrıca yüksek kırılma tokluğu ve uzun yorulma ömrüne sahip olduğu söyleniyor.
Uygulama, boruları delmek için Ti-6Al-4V (Gr.5_TC4) alaşımının en iyi malzeme olduğunu kanıtlamıştır. Delme uygulamaları olarak akma dayanımı ve yorulma dayanımı en önemlileridir. Bu nedenle, özellikle düşük ara yer elemanlarına sahip iki Gr.5 alaşımı, daha kritik dinamik kaldırma cihazları için uygundur. Çalışma sıcaklığı 75 ~ 80 dereceyi aştığında, çatlak korozyonunu veya stres korozyonunu önlemek için rutenyum içeren bir Gr29 alaşımı kullanılır.
En yaygın olarak kullanılan bileşenler arasında açık deniz sondaj vinçleri, sondaj boruları, konik gerilimli bağlantılar (TSJ'ler) ve titanyum/çelik hibrit vinçler bulunur.
Titanyum pompalar, valfler, mafsallar, bağlantı elemanları, kelepçeler ve yedek parçalar gibi küçük titanyum bileşenler, petrol sondaj platformlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum alaşımları ayrıca yurtdışındaki açık deniz petrol arama kayıt cihazlarının kabuklarında da yaygın olarak kullanılmaktadır.
2.2 Liman Binaları
Titanyumun yüzeyinde 10nm'den daha kalın olmayan bir oksit filmi vardır. Korozif ortamlarda çok kararlıdır ve hava, deniz suyu ve deniz ortamlarına karşı mükemmel korozyon direncine sahiptir. Şu anda çeşitli deniz ortamları için en uygun hammaddedir. Japonya, Honsu'dan Şikoku'ya köprü, Tokyo Körfezi üzerindeki köprü, Kansai Havaalanı ve yüzer petrol depolama üssü gibi deniz gelişimini güçlü bir şekilde gerçekleştirmiştir. Oigawa Nehri'nin okyanus yüzeyinde İnşaat Bakanlığı ve Japonya Demir Çelik Kulübü tarafından gerçekleştirilen maruz kalma testi ve Ulaştırma Bakanlığı ve Çelik Boru Kazık Derneği tarafından Bosaki yüzen üzerinde gerçekleştirilen çeşitli korozyon önleyici maruz kalma testlerinin araştırma raporları kum sehpa da titanyumun en uygun malzeme olduğunu gösterdi. Titanyum, mükemmel korozyon önleyici özelliklerine ek olarak, deniz suyu ortamında çok az çözünmüş iyon bulunması, toksisite olmaması ve çevreyi kirletme konusunda endişelenmenize gerek olmaması gibi avantajlara da sahiptir. Japonya ayrıca deniz suyu oyulmasında titanyum-çelik kompozit malzemeler kullanarak süper büyük bir yüzen deniz yapısı inşa etti; Tokyo Körfezi'ni kapsayan otoyolun yapımında, köprü ayaklarının sıçramaya dayanıklı gövdesi olarak titanyum malzemeler kullanılmış ve her köprü ayağının titanyum-çelik kompozit malzemeleri miktar 0.9 tondur. Halihazırda kullanımda olan veya planlanan büyük yüzer deniz yapıları, havaalanları, liman lojistik üsleri, spor tesisleri ve daha fazlasını içerir.
2.3 Kıyı Enerji Santralleri
Deniz suyunun kapsamlı kullanımı, deniz mühendisliğindeki önemli projelerden biridir. Kıyı elektrik santralinin yoğunlaştırıcısı, büyük miktarda deniz suyu kullanan bir cihazdır. Kıyı santrallerinde kullanılan titanyum, esas olarak kondansatörlerde kullanılan titanyumdur. Kondenser soğutma suyu olarak deniz suyunu kullandığından ve deniz suyu çok miktarda çamur kumu, askıda madde, deniz organizmaları ve çeşitli aşındırıcı maddeler içerdiğinden, deniz suyu ve nehir suyunun birbirini takip ettiği tatlı tuzlu sularda durum daha ciddidir. Geleneksel kondansatörler, deniz suyundaki çeşitli korozyon nedeniyle genellikle ciddi şekilde hasar gören bakır alaşımlı borular kullanır. Titanyum, deniz suyunda, özellikle kirli deniz suyunda iyi bir korozyon direncine sahiptir ve yüksek hızlı erozyon korozyon direnci özellikle göze çarpmaktadır.
2.4 Deniz suyunu tuzdan arındırma cihazı
"Su yaşamın kaynağıdır". Şu anda, su kıtlığı dünyayı rahatsız eden bir sorun haline geldi. Dünya nüfusunun yaklaşık yüzde 25'i yeterli içme suyu kaynaklarına sahip değil. Dünyanın karasal nehirleri ve yeraltı suyu kaynakları, endüstriyel gelişmenin ihtiyaçlarını karşılamaktan uzaktır. Bu nedenle, deniz suyunun tuzdan arındırılması, gelecekte insanların tatlı su kaynaklarını çözmesi için etkili bir yöntem olacaktır.
Yurtiçinde ve yurtdışında deniz suyunun tuzdan arındırılmasının gelişimi açısından, esas olarak iki yöntem vardır: damıtma ve ters ozmoz. İlki, deniz suyunu buharlaştırmak için ısıtmak ve daha sonra tatlı su elde etmek için buharı yoğunlaştırmaktır. İkincisi, deniz suyunu basınçlı hale getirmektir, böylece içindeki tatlı su özel bir zardan geçer ve tatlı su elde etmek için tuzu tutar. Erken deniz suyu tuzdan arındırma cihazları bakır alaşımları, karbon çeliği ve diğer malzemeleri kullandı. Bu malzemeler deniz suyu korozyonuna dayanıklı olmadığı ve düşük üretim verimliliğine sahip oldukları için, deniz suyu korozyon direnci mükemmel olan titanyum ile hızla değiştirildiler. Deniz suyunun tuzdan arındırılmasında titanyumun ana uygulaması, tuzdan arındırma tesisinin ısıtıcı ısı transfer borusudur. Tuzdan arındırma tesislerinin başlıca üreticileri Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'dır. 2004 yılına gelindiğinde, dünyada günlük yaklaşık 32 milyon ton tatlı su üreten 15'ten fazla tuzdan arındırma tesisi000 inşa edilmiş veya yapım aşamasındaydı. Japon şirketi, Suudi Arabistan için 3.200 ton titanyum tüp kullanarak günlük 30,{6}} ton tatlı su üretimi ve günlük ortalama 10,000 ton üretim ile 10 damıtma ünitesi inşa etti. 107 ton titanyum.
ülkemdeki Tianjin, Shandong ve diğer yerler deniz suyunu tuzdan arındırma tesisleri inşa etti veya inşa ediyor. Örneğin, Tianjin'de deniz suyunun tuzdan arındırılması için ön plan, 2007 yılına kadar günde 500,000 ton tatlı su ve 2010 yılına kadar 700,000 ton tatlı su üretmektir. Yaklaşık 250 ton titanyumun üretileceği tahmin edilmektedir. Tianjin ve Shandong'daki deniz suyunu tuzdan arındırma projelerinde kullanılacak.
2.5 Gemiler
Titanyum ve alaşımları deniz suyu ve deniz atmosferlerinde korozyona karşı dayanıklıdır ve hafif özgül ağırlıkları, yüksek mukavemetleri, darbe dirençleri, manyetik olmayan, ses iletimi ve küçük genleşme katsayıları nedeniyle iyi gemi malzemeleri olarak kabul edilir. Titanyumun gemilerde uygulanması son yıllarda büyük ilgi görmüştür. Çeşitli ülkelerin donanmaları ve gemi inşa endüstrileri de titanyumun gemilerde uygulanmasına büyük önem veriyor ve birçok deniz titanyum alaşımı sınıfı geliştirdiler. Titanyum ve alaşımları, gövde yapıları, derin deniz araştırma gemileri ve denizaltı basınçlı tekneleri, borular, valfler, dümenler, şaft braketleri, aksesuarlar, pervaneler ve iticiler gibi gemilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. sonar örtüleri ve daha fazlası.
Titanyumun bir geminin gövdesine ilk uygulaması, eski Sovyetler Birliği'nin alfa sınıfı denizaltısıydı. Daha sonra titanyum, yapay veya insansız derin deniz araştırmalarında ve derin deniz yardım denizaltılarında kullanıldı. Genel yapısal parçalar için endüstriyel saf titanyum ve basınçlı kaplar için Ti-6Al-4V alaşımı kullanılır. Raporlara göre, gövde yapısında titanyum kullanımı sadece gövdenin kendi ağırlığını azaltmakla kalmaz, etkin yük ağırlığını arttırır, aynı zamanda bakımı azaltır ve geminin hizmet ömrünü uzatır. Alüminyum alaşımı, yumuşak çelik ve diğer tekne yapısal malzemeleri genellikle 10 yıl içinde bakım gerektirirken, titanyum malzemeler neredeyse hiç bakım ve onarım gerektirmez ve ömürleri normal 20 yıldan 30 ila 40 yıla kadar uzatılabilir.
Japonya'nın derin deniz araştırma gemileri için titanyum alaşımları üzerine yaptığı araştırma verimli oldu. 3 operatörü barındırabilen "Deep-Sea 6500" basınç odalarının neredeyse tamamı titanyum alaşımları kullanır. Bu, Mitsubishi Heavy Industries Kobe Tersanesi'ndeki uzun vadeli çabaların sonucudur. Denizaltılar büyük miktarda titanyum kullanır. Örneğin, 900m dalış derinliğine sahip bir nükleer denizaltı, 3500 tona kadar titanyum kullanır.
2.6 Deniz Balıkçılığı
Raporlara göre, Japon balıkçılık endüstrisi balıkçılıktan balık yetiştiriciliğine dönüştü ve aslan balığı, pisi balığı, yılan balığı vb. yapay olarak kültürlendi. Yapay yetiştirme teknolojisinde, belirli bir deniz suyu sıcaklığını korumak için titanyum metal ağ ve titanyum borulu ısı eşanjörü yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemde Fujian kıyı bölgelerinde yapay orfoz kültürü gerçekleştirilmiş ve kullanılan titanyum plaka tipi kültür sepeti orfoz kültürüne mükemmel faydalar sağlamıştır.
2.7 Okyanus ısı enerjisi dönüşümü
Okyanusta gelgit enerjisi, dalga enerjisi, sıcaklık farkı enerjisi, okyanus akımı enerjisi ve tuz farkı enerjisi vb. Dünyada artan enerji kıtlığı ile insanlar okyanus enerjisinin geliştirilmesi ve kullanılmasıyla daha fazla ilgilenecekler. Termoelektrik ve gelgit enerjisi üretim projeleri araştırılmış ve geliştirilmiştir. Termoelektrik enerji üretiminin prensibi, türbini döndürmek ve elektrik üretmek için amonyak veya freonu buharlaştırmak için okyanus yüzeyinde yüksek sıcaklıktaki deniz suyunu kullanmak ve daha sonra buharlaşmış amonyağı soğutmak için derin okyanustaki düşük sıcaklıktaki deniz suyunu kullanmaktır. veya sürekli çevrimli bir ısı motoru sistemi oluşturmak için freon.
Termoelektrik enerji üretimi için ana ekipman, sadece korozyon direnci değil, aynı zamanda amonyak ve flor korozyon direnci gerektiren evaporatörler, kondansatörler, deniz suyu emme boruları, devreler vb.'dir. Titanyum ve alaşımları sadece deniz suyu korozyon direncine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda amonyak ve florin korozyonuna da dayanıklıdır, bu nedenle titanyum en ideal malzemedir.
Titanyum tüplü evaporatörler ve kondansatörler Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'daki termoelektrik santrallerde kullanılmaktadır ve iyi sonuçlar elde edilmiştir.
(iii) Beklentiler
Gelişmekte olan bir titanyum sivil pazarı olarak, deniz mühendisliği son yıllarda hızla gelişti. Dünya enerji krizinin daha da ağırlaşmasıyla birlikte, dünyadaki tüm ülkeler deniz yatağı petrol kaynaklarını ve diğer mineral kaynaklarını kullanmak için çok fazla insan gücü ve maddi kaynak yatıracak; küresel tatlı su kıtlığı eğiliminde, tüm kıyı ülkeleri tatlı su üretmek için deniz suyunu kullanacak; Çeşitli askeri güçlerin deniz teçhizatının giderek artan şiddetli rekabeti, titanyum ve titanyum alaşımlı malzemelerden ayrılamaz. Bu nedenle titanyum ve alaşımlarının deniz mühendisliğindeki uygulamaları giderek daha kapsamlı hale gelecektir. Deniz mühendisliği için titanyumun titanyum malzemeler için daha büyük bir uygulama pazarı haline gelmesi bekleniyor.
Daha fazla bilgi için bizimle iletişime geçin. Teşekkürler
Nicole
Şirket: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Ülke:Çin
Ekle: Baoti yolu, Jintai, Baoji şehri, Shaanxi, Çin
Cel: artı 86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Web sitesi:www.jm-titanium.com
