Materiali di titanio nell'ingegneria offshore

Sia lo sviluppo dell'economia marittima che lo sviluppo delle moderne forze navali richiedono lo sviluppo di una serie di attrezzature marittime. La pratica dimostra che le apparecchiature marine avanzate, che si tratti di apparecchiature per la produzione di petrolio e gas in acque profonde, o sottomarini nucleari, sommergibili e altre apparecchiature, sono coinvolte in apparecchiature in titanio, il titanio leggero e resistente alla corrosione e i materiali in lega di titanio possono dare un contributo significativo a l'equipaggiamento marittimo per ottenere alta efficienza, lunga durata e alta affidabilità.

Così come l'attuale titanio nel campo dei tempi di sviluppo dell'ingegneria oceanica. La Cina è il grande paese mondiale dell'industria del titanio, ha un sistema di ricerca e sviluppo, produzione e applicazione del titanio più perfetto, con capacità di produzione su larga scala e riserve tecnologiche applicative sfaccettate, accelerare lo sviluppo del titanio nell'ingegneria navale, non solo è necessario , ma anche fattibile.

Rispetto all'acciaio, all'acciaio inossidabile, al rame, all'alluminio e ad altri materiali, la caratteristica più importante del titanio è la bassa densità, l'elevata resistenza, la resistenza alla corrosione, ma ha anche la capacità di resistere all'erosione dell'acqua di mare, all'infragilimento non magnetico e non a freddo, all'elevata permeabilità, facile da formare, fondere, saldare, in modo che abbia una vasta gamma di applicazioni in varie ingegneria navale.

Il titanio ha un ruolo importante nell'ingegneria oceanica, ma ci sono alcune carenze e problemi che destano preoccupazione. L’ingegneria oceanica deve affrontare molte sfide, principalmente in cinque aspetti:

Innanzitutto, nella produzione di materiali in titanio.

A causa dell'elevato punto di fusione dei materiali in titanio (1668), della resistenza alla deformazione alle alte temperature, della zona di temperatura del trattamento termico è stretta, la produzione è difficile, soprattutto dei materiali in titanio di grandi dimensioni e ad alte prestazioni. Non solo sono necessari grandi forni di fusione sotto vuoto (forno ad arco elettrico sotto vuoto, forno a letto freddo a fascio di elettroni) e sono necessarie apparecchiature per il trattamento a pressione pesante (pressa per forgiatura, laminatoio, estrusore, ecc.). Gli investimenti nei prodotti per le unità di produzione del titanio sono enormi, fino a 30 ~ 40 milioni/tonnellata. La capacità di produzione di attrezzature in titanio rispetto all'acciaio con le stesse specifiche (1633,-16.00,-0,97%) è paragonabile o superiore alle attrezzature, mentre il tasso di produzione e utilizzo delle attrezzature è solo uno dei sono decine, con conseguenti costi di produzione elevati.

In secondo luogo, nella progettazione del prodotto.

Il titanio ha un'elevata resistenza alla flessione ({{0}}.9), un elevato coefficiente di resistenza alla saldatura (più di 0,9), mentre il modulo di elasticità, conduttività termica e coefficiente di smorzamento è basso. In determinate condizioni, il titanio è soggetto a problemi di contatto come corrosione interstiziale, corrosione per accoppiamento galvanico e infragilimento da idrogeno. A causa delle proprietà fisiche, chimiche e meccaniche del titanio, per la progettazione delle apparecchiature in titanio dovrebbero essere adottati nuovi codici di progettazione e specifiche tecniche (come fattore di sicurezza, tolleranza alla corrosione, misure di protezione antincendio, forma strutturale, forma di saldatura, ecc.). Il coefficiente di smorzamento del materiale in titanio è piccolo (eccetto la lega a memoria di forma TiNi), nell'uso delle vibrazioni è necessario adottare misure antivibranti. Il titanio in campo industriale solo pochi decenni di storia, meno esperienza progettuale, tante tematiche da approfondire.

In terzo luogo, nella produzione del prodotto.

A causa del basso modulo di elasticità del titanio, del rimbalzo della lavorazione a freddo, della bassa conduttività termica, della superficie facile da usurare, dei graffi e di altre caratteristiche, tutto legato alla formatura di parti in titanio, al trattamento termico, alla lavorazione e ad altre difficoltà, la tecnologia matura deve essere esplorato a lungo.

In quarto luogo, nella domanda.

A causa della forte resistenza alla corrosione del titanio, le apparecchiature in titanio per le apparecchiature "permanenti" o semipermanenti, il ciclo di valutazione delle apparecchiature è molto lungo, per cui è difficile l'uso di un'unità di una, due, tre generazioni di ingegneri e tecnici comprendere appieno l'applicazione di un dispositivo, non è possibile effettuare una valutazione completa e obiettiva delle apparecchiature in titanio.

In quinto luogo, nel concetto di selezione dei materiali.

Per la maggior parte delle persone è ancora difficile superare l'inerzia del pensiero "il titanio è troppo costoso". Data la limitata capacità di investimento, è difficile utilizzare l'acciaio dello scafo, che è da 5 a 10 volte più costoso del materiale in titanio, per sostituire l'acciaio o il rame per la produzione di apparecchiature marine. In termini comparativi, l'investimento una tantum delle apparecchiature in titanio è davvero molto elevato e i vantaggi tecnici ed economici delle apparecchiature in titanio si riflettono principalmente nel costo dell'intero ciclo di vita, ovvero principalmente nei benefici a lungo termine. È stato fatto molto lavoro nella valutazione dei benefici e nella promozione della divulgazione dei materiali in titanio per espandere la loro applicazione nell’ingegneria navale.