Морські нові матеріали: морський метал - сплав титанію

Матеріали, що використовуються в морській інженерії, повинні мати високу міцність, стійкість до гідротермальної корозії морської води, сульфідної корозії, мікробної кріплення та виявляють високу міцність. Титан, що є легким, сильним та корозійним стійким до них, особливо несприйнятливим до корозійних ефектів морської води, морської води та морського атмосферного навколишнього середовища-це відмінний легкий структурний матеріал. Відомий як "морський метал", титан - критичний стратегічний матеріал. Він широко використовується в морській інженерії і особливо підходить для легкого морського обладнання, що робить його одним з ключових нових матеріалів у цій галузі. Тому повністю використання титанових та титанових сплавів як морських матеріалів суттєво сприятиме розвитку національних морських стратегій.

Застосування титанових сплавів у морській інженерії

1. Застосування на військово -морських кораблях

Застосування титанових сплавів у суднобудуванням розпочалося в 1960 -х роках, приблизно через десятиліття пізніше, ніж в аерокосмічній галузі. Сполучені Штати, Росія, Японія та Китай були одними з перших країн, які досліджували застосування титану в військово -морських суднах.

А. Структурні матеріали корпусу
Титанові корпуси, порівняно з традиційними матеріалами, такими як пластмаса, що підтримується волокнами, алюмінієві сплави та сталь, легші, дозволяють збільшити потужність корисного навантаження, мають довше життя обслуговування, потребують мінімального обслуговування та стійкі до морського біопродукції. Наприклад, рибальські судна титану, побудовані японськими сталевими, технологіями Nippon Steel, Toho та ETO Shipbuilding Counts, колодами та структурними компонентами, повністю виготовленими з титану. Швидкий катер "Titan Fast", побудований індустрією Nissei, довжиною приблизно 12 метрів із спрощеним корпусом, який мінімізує перетягування.

B. Насоси, клапани, трубопроводи та інші компоненти
На військово -морських суднах, насосах, клапанах та трубах часто працюють в суворих умовах. Традиційні трубопроводи з мідною або нержавіючої сталі тривають лише 2–5 років. Titanium пропонує чудову корозійну та ерозійну стійкість, хорошу міцність урожайності та низьку щільність, що робить його ідеальним для тонкостінних труб і фурнітури. Системи трубопроводів титану значно зменшують вагу, продовжують термін служби та підвищують надійність. Наприклад, конденсаторні трубки титану важать приблизно на половину, ніж мідні трубки B30. Військове використання показало, що системи трубопроводів з титанового сплаву мають чудову механічну міцність та корозійну стійкість, при цьому тривалість служби перевищує 120, 000 години (понад 40 років), набагато витрачені мідні або компоненти з нержавіючої сталі.

C. Системи потужності
Використання титанових сплавів для гвинтів і валів покращує швидкість та тривалість життя. Військово-морський флот США використовує титанові гвинти на різних суднах, у тому числі знімання з відстороненими чотирилопними гвинтами для гідрофільмів для гідрофільмів. Титанові сплави також використовуються в системах водного струменевого руху, таких як Ti -6 al -4 v система на Японії "Pt -10" Торпедо -човна, який зменшило вагу валу на 600 кг. Російські ядерні криголам також оснащені титановими паровими двигунами. Системи титанового руху зменшують індуковані струми і уникають запуску магнітних мін, проблеми з мідними сплавами.

Китай розпочав гвинтові дослідження в 1960 -х роках і до 1972 року розробив гвинтові гвинти з титанового сплаву для гідрофільових човнів. Сьогодні Китай може виготовити фіксовані гвинти з титанового сплаву діаметром до 1200 мм і вагою 130 кг. На човнах Type 25 Torpedo, титанові сплави замінили AK -27 сталеві та мідні сплави, зменшуючи вагу на 30–40%, продовження терміну служби, усуваючи потребу в покритті, ослаблення зняття біофільму та спрощення технічного обслуговування.

Сонарні куполи
Сонарські обтічники - це обтічні обкладинки, що зменшують гідродинамічний шум і захищають обладнання для сонар. Вони повинні проявляти відмінну акустичну прозорість. В даний час китайські військово-морські судна використовують нержавіючу сталь або склопластикові пластикові сонарні куполи. У той час як Росія колись використовувала склопластик, тепер він в першу чергу використовує куполи з титанового сплаву. Вони використовуються на суднах, таких як російський "Курськ", "Мінськ" та "Київ" авіаносці.

2. Глибоко-морські підводки

У рамках програми "863 Китаю", інститут корпорації China Chipbuilding Industry Industry розробив 7, 000- підводний метр, виготовлений із спеціальних титанових сплавів. Вимірювання 8 метрів завдовжки, висотою 3,4 метра та 3 метри, він може витримати 710 тонн тиску та інтегрує передові технології. Палонна сферична кабіна, здатна витримати 700 атмосфери тиску, підтримує життєву підтримку, порівнянну з тими, що використовуються в космічних місіях.

3. Конденсатори

За даними ЮНЕСКО, глобальна енергетична потужність океану досягає 76,6 млрд. КВт. У прибережних та атомних електростанціях конденсатори є життєво важливими компонентами, що використовують морську воду як теплоносій. Традиційні конденсатори сталевих та мідних сплавів страждають від поганої стійкості до корозії морської води. Титанська довговічність та резистентність до корозії роблять його ідеальним для цих застосувань. Приблизно 3–4% світових теплових та гідровідностей використовують титанові конденсатори, а 30% атомних електростанцій. У Китаї рослини, такі як Тайчжоу, Чженхай, Циншан та Дайя Бей, використовують конденсатори з цілою титанію завдяки їх відмінній стійкості до корозії, тривалому терміну експлуатації, високої ефективності передачі тепла, безпеки та зменшення потреб у обслуговуванні.

4. Ядерні підводні човни

Росія веде в ядерній підводній технології з титанового сплаву. Це було першим, хто використовував титановий сплав для корпусів тиску, починаючи з 1960 -х років. Перший у світі ядерний підводний човен з усією титаною, K -162, запущений у 1968 році, працював протягом 30 років без інцидентів. Підводні човни ALFA-класу, побудовані в 1970-х-1980-х роках, використовували приблизно 3, 000 тонни титану і могли зануритися до 914 метрів. Підводні підводні човни тайфунів російського класу мають подвійні корпуси, виготовлені з 9, 000 тонн титану, пропонуючи немагнітні властивості, можливості глибокого дайвінгу, високу швидкість, низький шум та зменшення обслуговування.

Південно-Західний науково-дослідний інститут (SWRI) у США розробив пілотовані занурення глибоко-моду, використовуючи Eliti -64 сплав титану. 2. 1- Сферична кабіна діаметра-діаметром розміщує три людини і може зануритися на глибину 6500 метрів.

5. Глибоко-морі станції

Глибокомосні мобільні космічні станції, які часто називають "Тяньгун" океану, використовуються для морських наукових досліджень. Починаючи з 1960-х років, США та Радянський Союз просунули системи глибокої морської станції. Росія 2 000 Дизайн націлене вилучення нафти на арктичному океані. Китай запропонував цю концепцію у 90 -х роках для мирного розвитку морських ресурсів. Ці станції значною мірою покладаються на матеріали з титанового сплаву. "13-й п'ятирічний план" та "2030 р. Основні інноваційні проекти з науки та технологій" підкреслюють будівництво станцій глибокого моря, оцінюючи понад 4000 тонн титанових матеріалів на основну станцію.

6. Зсобування морської води

Зсортування морської води має вирішальне значення для посушливих регіонів, таких як Близький Схід. Найбільш надійним і широко використовуваним методом є дистиляція багатоступеневої спалаху (MSF), яка включає такі компоненти, як нагрівачі морської води, одиниці відновлення тепла та різні конденсатори. Спочатку, виготовлені з мідних сплавів, ці компоненти зараз зазвичай виготовляються з титану завдяки його корозії, особливо у високотемпературних, високоольтності та хлорованому середовищі. Титан зараз є кращим матеріалом для теплообмінників у системах опріснення.

Завдяки швидкому зростанню прибережної нафтохімічної та енергетичної промисловості, морська вода все більше замінює прісну воду як охолоджуюче середовище. Завдяки корозійності морської води традиційна вуглецева сталь або трубки з нержавіючої сталі швидко погіршуються, викликаючи збій обладнання, часті відключення та економічні втрати. Оновлення до титанових труб значно продовжує термін експлуатації теплообмінника та підвищує ефективність.

7. Офшорні бурові платформи

Титанові сплави ідеально підходять для систем морського буріння завдяки їх високій міцності, низькій щільності, відмінній резистентності до корозії та міцності. Такі компоненти, як стояки, бурові труби та напруги, виграють від композитів титану або титану-сталі, покращуючи ефективність та зниження витрат.

(1) Морські буріння стояків
Титанові стояки легкі, стійкі до пошкодження та легко перевіряються. Спочатку широко використовується в Північному морі, більшість практичних застосувань використовують нержавіючу сталь\/титановий або композитний\/титановий гібридні стояки через міркування витрат.

(2) Свердла труби
У короткочасті буріння (до 18 м) звичайні труби з свердловини з нержавіючої сталі страждають від ранньої втоми. У США RTI розробили труби з титану, що поєднують титановий титан з титану з сталевими з'єднаннями CR-MO, зменшуючи приклеювання та зношування, зберігаючи міцність. У 1999 році було успішно пробурено 10 колодязів з короткими ресторами за допомогою 73 мм титанових труб. Пізніше труби-63,5 мм, пробурили ще більш жорсткі свердловини. Немагнітний характер титану також приносить користь вивченню. Титан поширює свердлову глибину вертикально до 9,1 км (проти 6,1 км для сталі) і горизонтально до 9,1 км. Труби більшого діаметру зменшують силу підйому та крутний момент на 30–40% та подолати обмеження гідравлічної передачі.