Materiales de titanio en ingeniería offshore

Tanto el desarrollo de la economía marítima como el desarrollo de las fuerzas navales modernas requieren el desarrollo de una serie de equipos marinos. La práctica demuestra que los equipos marinos avanzados, ya sean equipos de producción de petróleo y gas en aguas profundas, o submarinos nucleares, sumergibles y otros equipos, están involucrados en equipos de titanio, el titanio liviano y resistente a la corrosión y los materiales de aleaciones de titanio pueden hacer una contribución significativa a el equipo marino para lograr alta eficiencia, larga vida útil y alta confiabilidad.

Así como el titanio actual en el campo de la ingeniería oceánica. China es el gran país de la industria mundial del titanio, tiene un sistema de investigación y desarrollo, producción y aplicación de titanio más perfecto, con capacidad de producción a gran escala y reservas de tecnología de aplicación multifacética, acelera el desarrollo del titanio en la ingeniería marina, no solo es necesario , pero también factible.

En comparación con el acero, el acero inoxidable, el cobre, el aluminio y otros materiales, la característica más destacada del titanio es su baja densidad, alta resistencia y resistencia a la corrosión, pero también tiene la capacidad de resistir la erosión del agua de mar, la fragilidad no magnética, no fría, la alta permeabilidad. Fácil de formar, fundir y soldar, por lo que tiene una amplia gama de aplicaciones en diversas ingeniería marina.

El titanio juega un papel importante en la ingeniería oceánica, pero existen algunas deficiencias y motivos de preocupación. La ingeniería oceánica se enfrenta a numerosos retos, principalmente en cinco aspectos:

En primer lugar, en la producción de materiales de titanio.

Debido al alto punto de fusión de los materiales de titanio (1668), la resistencia a la deformación a altas temperaturas, la zona de temperatura del tratamiento térmico es estrecha, la producción es difícil, especialmente los materiales de titanio de gran tamaño y alto rendimiento. No solo se necesita un gran horno de fusión al vacío (horno de arco eléctrico al vacío, horno de lecho frío con haz de electrones) y equipos de procesamiento de alta presión (prensa de forja, laminador, extrusora, etc.). La inversión en productos unitarios de producción de titanio es enorme, hasta 30 ~ 40 millones por tonelada. La capacidad de producción de equipos de titanio que el acero con la misma especificación (1633,-16.00,-0.97%) es comparable o más equipo, mientras que su producción y tasa de utilización del equipo es solo uno de sus docenas, lo que genera altos costos de producción.

En segundo lugar, en el diseño de producto.

El titanio tiene una alta resistencia a la flexión ({{0}}.9), un alto coeficiente de resistencia de la soldadura (más de 0,9), mientras que el módulo de elasticidad, la conductividad térmica y el coeficiente de amortiguación son bajos. En determinadas condiciones, el titanio está sujeto a problemas de contacto, como corrosión por grietas, corrosión por acoplamiento galvánico y fragilización por hidrógeno. Debido a las propiedades físicas, químicas y mecánicas del titanio, se deben adoptar nuevos códigos de diseño y especificaciones técnicas (como factor de seguridad, tolerancia a la corrosión, medidas de protección contra incendios, forma estructural, forma de soldadura, etc.) para el diseño de equipos de titanio. El coeficiente de amortiguación del material de titanio es pequeño (excepto la aleación con memoria de forma de TiNi), en el uso de vibración, es necesario tomar medidas antivibración. El titanio ha entrado en el campo industrial con sólo unas pocas décadas de historia, menos experiencia en diseño y muchas cuestiones por explorar.

En tercer lugar, en la fabricación de productos.

Debido al bajo módulo de elasticidad del titanio, el rebote en frío, la baja conductividad térmica, la superficie fácil de desgastar, los rayones y otras características, todo esto relacionado con la formación de piezas de titanio, el tratamiento térmico, el mecanizado y otras dificultades, es necesario desarrollar una tecnología madura. explorado durante mucho tiempo.

Cuarto, en la solicitud.

Debido a la fuerte resistencia a la corrosión del titanio, los equipos de titanio para equipos "permanentes" o semipermanentes, el ciclo de evaluación del equipo es muy largo, por lo que es difícil utilizar una unidad de una, dos o tres generaciones de ingenieros y técnicos. comprender completamente la aplicación de un dispositivo, no puede hacer una evaluación integral y objetiva del equipo de titanio.

Quinto, en el concepto de selección de materiales.

A la mayoría de las personas todavía les resulta difícil superar el pensamiento inercial de "el titanio es demasiado caro". Dada la limitada capacidad de inversión, es difícil utilizar el acero del casco, que es de 5 a 10 veces más caro que el material de titanio, para reemplazar el acero o el cobre en la fabricación de equipos marinos. Comparativamente hablando, la inversión única en equipos de titanio es realmente muy grande, y las ventajas técnicas y económicas de los equipos de titanio se reflejan principalmente en el costo de toda la vida, es decir, principalmente en los beneficios a largo plazo. Se ha trabajado mucho en la evaluación de los beneficios y la promoción de la popularización de los materiales de titanio para ampliar su aplicación en la ingeniería marina.