Титанові матеріали в морському будівництві

Як розвиток морського господарства, так і розвиток сучасних військово-морських сил вимагають розробки ряду морської техніки. Практика показує, що сучасне морське обладнання, будь то глибоководне обладнання для видобутку нафти та газу, або атомні підводні човни, підводні апарати та інше обладнання, задіяне в титановому обладнанні, легкі, корозійно-стійкі матеріали з титану та титанових сплавів можуть зробити значний внесок у морське обладнання для досягнення високої ефективності, тривалого терміну служби та високої надійності.

Як і нинішній титан у галузі океанотехніки час розвитку. Китай є великою країною світової титанової промисловості, має більш досконалу систему досліджень і розробок титану, виробництва та застосування, з великомасштабними виробничими потужностями та багатогранними резервами технології застосування, прискорення розвитку титану в морській техніці, не тільки необхідно , але також можливо.

Порівняно зі сталлю, нержавіючої сталлю, міддю, алюмінієм та іншими матеріалами, найвидатнішою особливістю титану є низька щільність, висока міцність, стійкість до корозії, але також він має здатність протистояти ерозії морської води, немагнітну, не холодну крихкість, високу проникність, легко формувати, ливати, зварювати, так що він має широкий спектр застосування в різноманітній морській техніці.

Титан широко використовується в океанічній інженерії, але є деякі недоліки та проблеми, що викликають занепокоєння. Океанська інженерія стикається з багатьма проблемами, головним чином у п’яти аспектах:

По-перше, у виробництві титанових матеріалів.

Завдяки високій температурі плавлення титанових матеріалів (1668), високотемпературній стійкості до деформації, температурна зона термічної обробки вузька, виробництво важко, особливо великих розмірів, високоефективних титанових матеріалів. Потрібна не тільки велика вакуумна плавильна піч (вакуумна електродугова піч, піч з холодним шаром з електронним променем), але й обладнання для обробки під важким тиском (кувальний прес, прокатний стан, екструдер тощо). Інвестиції в одиницю виробництва титану є величезними, до 30 ~ 40 мільйонів на тонну. Потужність виробництва титанового обладнання порівняно зі сталлю тієї самої специфікації (1633,-16.00,-0.97%) порівнянна або більше обладнання, тоді як його продуктивність і коефіцієнт використання обладнання є лише одним із його десятки, що призводить до високих витрат на виробництво.

По-друге, в дизайні продукту.

Титан має високу міцність на вигин ({{0}}.9), високий коефіцієнт міцності зварного шва (більше 0,9), при цьому модуль пружності, теплопровідність і коефіцієнт демпфування низькі. За певних умов титан схильний до контактних проблем, таких як щілинна корозія, гальванічна корозія та воднева крихкість. Зважаючи на фізичні, хімічні та механічні властивості титану, для проектування титанового обладнання слід прийняти нові норми проектування та технічні специфікації (такі як коефіцієнт безпеки, допуск на корозію, заходи протипожежного захисту, структурна форма, форма зварного шва тощо). Коефіцієнт демпфування титанового матеріалу невеликий (за винятком сплаву з пам'яттю форми TiNi), при використанні вібрації потрібно вживати антивібраційних заходів. Титан у промисловій сфері лише кілька десятиліть історії, менше досвіду проектування, багато питань, які потрібно дослідити.

По-третє, у виробництві продукції.

Через низький модуль пружності титану, холодну обробку відскоку, низьку теплопровідність, поверхню, яка легко зношується, подряпини та інші характеристики, все для формування титанових деталей, термічної обробки, механічної обробки та інших труднощів, зріла технологія потребує досліджено протягом тривалого часу.

По-четверте, в додатку.

Завдяки сильній корозійній стійкості титану, титанового обладнання для «постійного» або напівпостійного обладнання, цикл оцінки обладнання є дуже довгим, тому використання одиниці одного, двох, трьох поколінь інженерів і техніків важко повністю зрозуміти застосування пристрою, не може зробити всебічну та об'єктивну оцінку титанового обладнання.

По-п'яте, в концепції вибору матеріалу.

Більшості людей все ще важко прорватися через інерційну думку «титан занадто дорогий». Через обмежені інвестиційні можливості важко використовувати корпусну сталь, яка в 5-10 разів дорожча за титановий матеріал, для заміни сталевого або мідного морського обладнання. Порівняно кажучи, одноразові інвестиції в титанове обладнання справді дуже великі, а технічні та економічні переваги титанового обладнання в основному відображаються вартістю всього терміну служби, тобто в основному довгостроковими вигодами. Проведено велику роботу з оцінки переваг та сприяння популяризації титанових матеріалів для розширення їх застосування в морській техніці.