Materiais de titânio em engenharia offshore

Tanto o desenvolvimento da economia marítima como o desenvolvimento das forças navais modernas exigem o desenvolvimento de uma série de equipamentos marítimos. A prática mostra que equipamentos marítimos avançados, sejam equipamentos de produção de petróleo e gás em águas profundas ou submarinos nucleares, submersíveis e outros equipamentos, estão envolvidos em equipamentos de titânio, titânio leve e resistente à corrosão e materiais de liga de titânio podem dar uma contribuição significativa para o equipamento marítimo para alcançar alta eficiência, longa vida e alta confiabilidade.

Bem como o atual titânio no campo do tempo de desenvolvimento da engenharia oceânica. A China é o grande país da indústria mundial de titânio, tem um sistema de pesquisa e desenvolvimento, produção e aplicação de titânio mais perfeito, com capacidade de produção em grande escala e reservas de tecnologia de aplicação multifacetada, acelera o desenvolvimento de titânio na engenharia naval, não só é necessário , mas também viável.

Comparado com aço, aço inoxidável, cobre, alumínio e outros materiais, a característica mais proeminente do titânio é baixa densidade, alta resistência, resistência à corrosão, mas também tem a capacidade de resistir à erosão da água do mar, fragilização não magnética, não fria, alta permeabilidade, fácil de formar, fundir, soldar, de modo que tem uma ampla gama de aplicações em diversas engenharias marítimas.

O titânio na engenharia oceânica em grande escala, mas existem algumas deficiências e questões preocupantes. A engenharia oceânica enfrenta muitos desafios, principalmente em cinco aspectos:

Primeiro, na produção de materiais de titânio.

Devido ao alto ponto de fusão dos materiais de titânio (1668), resistência à deformação em alta temperatura, a zona de temperatura do tratamento térmico é estreita, a produção é difícil, especialmente materiais de titânio de grande porte e alto desempenho. Não só precisa de um grande forno de fusão a vácuo (forno de arco elétrico a vácuo, forno de cama fria por feixe de elétrons) e precisa de equipamentos de processamento de alta pressão (prensa de forjamento, laminador, extrusora, etc.). O investimento em produtos da unidade de produção de titânio é enorme, de até 30 ~ 40 milhões / tonelada. A capacidade de produção de equipamentos de titânio do que o aço da mesma especificação (1633,-16.00,-0.97%) é comparável ou mais equipamentos, enquanto sua produção e taxa de utilização de equipamentos são apenas um dos suas dezenas, levando a altos custos de produção.

Em segundo lugar, no design do produto.

O titânio tem alta resistência à flexão ({{0}}.9), um alto coeficiente de resistência de solda (mais de 0,9), enquanto o módulo de elasticidade, condutividade térmica e coeficiente de amortecimento são baixos. Sob certas condições, o titânio está sujeito a problemas de contato, como corrosão em fendas, corrosão de acoplamento galvânico e fragilização por hidrogênio. Devido às propriedades físicas, químicas e mecânicas do titânio, novos códigos de projeto e especificações técnicas (como fator de segurança, tolerância à corrosão, medidas de proteção contra incêndio, forma estrutural, forma de solda, etc.) devem ser adotados para o projeto de equipamentos de titânio. O coeficiente de amortecimento do material de titânio é pequeno (exceto liga com memória de forma TiNi), no uso de vibração, é necessário tomar medidas antivibração. Titânio no campo industrial apenas algumas décadas de história, menos experiência em design, muitas questões a serem exploradas.

Terceiro, na fabricação de produtos.

Devido ao baixo módulo de elasticidade do titânio, recuperação do trabalho a frio, baixa condutividade térmica, superfície fácil de usar, arranhões e outras características, tudo para a formação de peças de titânio, tratamento térmico, usinagem e outras dificuldades, a tecnologia madura precisa ser explorado há muito tempo.

Quarto, no aplicativo.

Devido à forte resistência à corrosão do titânio, equipamentos de titânio para equipamentos "permanentes" ou semipermanentes, o ciclo de avaliação do equipamento é muito longo, de modo que é difícil usar uma unidade de uma, duas, três gerações de engenheiros e técnicos. compreender totalmente a aplicação de um dispositivo, não é possível fazer uma avaliação abrangente e objetiva do equipamento de titânio.

Quinto, no conceito de seleção de materiais.

A maioria das pessoas ainda acha difícil romper o pensamento de inércia de que "o titânio é muito caro". Na limitada capacidade de investimento, é difícil usar o aço do casco, que é 5 a 10 vezes mais caro que o material de titânio para substituir aço ou cobre na fabricação de equipamentos marítimos. Em termos comparativos, o investimento único em equipamentos de titânio é realmente muito grande, e as vantagens técnicas e econômicas dos equipamentos de titânio são refletidas principalmente pelo custo ao longo da vida, ou seja, principalmente pelos benefícios a longo prazo. Muito trabalho tem sido feito na avaliação dos benefícios e na promoção da popularização dos materiais de titânio para expandir sua aplicação na engenharia naval.