Materjali Ġodda tal-Baħar: Metall tal-Baħar - Liga tat-Titanium

Il-materjali użati fl-inġinerija tal-baħar għandu jkollhom saħħa għolja, reżistenza għall-korrużjoni idrotermali tal-ilma baħar, korrużjoni tas-sulfid, twaħħil mikrobjali, u juru ebusija għolja. It-titanju, li huwa ħafif, qawwi, u reżistenti għall-korrużjoni - speċjalment immuni għall-effetti korrużivi ta 'l-ilma mielaħ, l-ilma baħar, u l-ambjent atmosferiku tal-baħar - huwa materjal strutturali ħafif eċċellenti. Magħruf bħala l- "metall tal-baħar," titanju huwa materjal strateġiku kritiku. Huwa użat ħafna fl-inġinerija tal-baħar u huwa partikolarment adattat għal tagħmir barra mill-kosta, li jagħmilha waħda mill-materjali l-ġodda ewlenin fil-qasam. Għalhekk, l-użu sħiħ ta 'ligi tat-titanju u tat-titanju bħala materjali tal-baħar se jikkontribwixxu b'mod sinifikanti għall-iżvilupp ta' strateġiji nazzjonali tal-baħar.

Applikazzjonijiet ta 'Ligi tat-Titanju fl-Inġinerija tal-Baħar

1. Applikazzjonijiet fil-vapuri navali

L-applikazzjoni ta 'ligi tat-titanju fil-bini tal-vapuri bdiet fis-snin 1960, madwar għaxar snin wara milli fl-industrija tal-ajruspazju. L-Istati Uniti, ir-Russja, il-Ġappun, u ċ-Ċina kienu fost l-ewwel pajjiżi li jirriċerkaw applikazzjonijiet tat-titanju f'bastimenti navali.

A. Materjali strutturali tal-buq
Il-buq tat-titanju, meta mqabbel ma 'materjali tradizzjonali bħal plastik rinforzat bil-fibra, ligi tal-aluminju, u l-azzar, huma eħfef, jippermettu żieda fil-kapaċità tat-tagħbija, għandhom ħajja itwal ta' servizz, jeħtieġu manutenzjoni minima, u huma reżistenti għall-bijofouling tal-baħar. Pereżempju, bastimenti tas-sajd tat-titanju mibnija mill-azzar Nippon tal-Ġappun, it-teknoloġija Toho, u l-bini tal-vapuri Eto għandhom bwieq, gverti, u komponenti strutturali magħmula kompletament mit-titanju. Il-speedboat "Titan Fast", mibni mill-industrija Nissei, huwa twil madwar 12-il metru bil-buq issimplifikat li jimminimizza t-tkaxkir.

B. Pompi, valvi, pajpijiet, u komponenti oħra
Fuq bastimenti navali, pompi, valvi, u pajpijiet spiss joperaw f'kundizzjonijiet ħorox. Pajpijiet tradizzjonali tar-ram jew tal-istainless steel idumu biss 2-5 snin. It-titanju joffri reżistenza superjuri għall-korrużjoni u l-erożjoni, saħħa tajba tar-rendiment, u densità baxxa, li jagħmilha ideali għal pajpijiet u fittings b'ħitan irqaq. Is-sistemi tal-pajpijiet tat-titanju jnaqqsu b'mod sinifikanti l-piż, jestendu l-ħajja tas-servizz, u jtejbu l-affidabbiltà. Pereżempju, tubi tal-kondensatur tat-titanju jiżnu madwar nofs daqs tubi tar-ram-nikil B30. L-użu militari wera li s-sistemi tal-pajpijiet tal-liga tat-titanju għandhom saħħa mekkanika eċċellenti u reżistenza għall-korrużjoni, bil-ħajja tas-servizz taqbeż il-120, 000 sigħat (aktar minn 40 sena), li jegħlbu ferm ram jew komponenti tal-istainless steel.

C. Sistemi ta 'propulsjoni ta' enerġija
L-użu ta 'ligi tat-titanju għal skrejjen u xaftijiet itejjeb il-veloċità tal-propulsjoni u l-ħajja. In-Navy Amerikana timpjega skrejjen tat-titanju fuq bastimenti varji, inklużi skrejjen ta 'erba' xafra ta 'dijametru li jista' jinqala 'b'erba' xafra għal hydrofoils. Ligi tat-titanju jintużaw ukoll fis-sistemi ta 'propulsjoni tal-ġett tal-ilma, bħalma huma s-sistema tat-ti -6 al -4 v fuq il-Ġappun "Pt -10" dgħajsa tat-torpedo, li naqqset il-piż tax-xaft b'600 kg. Icebreakers li jaħdmu bl-enerġija nukleari tar-Russja għandhom ukoll magni tal-fwar tat-titanju. Is-sistemi ta 'propulsjoni tat-titanju jnaqqsu l-kurrenti indotti u jevitaw li jikkawżaw minjieri manjetiċi, problema b'ligi tar-ram.

Iċ-Ċina bdiet ir-riċerka tal-iskrun fis-snin 1960 u, sal-1972, żviluppat skrejjen tal-liga tat-titanju għal dgħajjes tal-idrofoil. Illum, iċ-Ċina tista 'timmanifattura skrejjen ta' liga tat-titanju fissi sa 1,200 mm fid-dijametru u tiżen 130 kg. Fuq dgħajjes tat-torpedo tat-Tip 25, ligi tat-titanju ħadu post AK -27 ligi tal-azzar u tar-ram, li jnaqqsu l-piż bi 30-40%, jestendu l-ħajja tas-servizz, jeliminaw il-ħtieġa għal kisjiet, ittaffi t-tneħħija tal-bijofouling, u jissimplifikaw il-manutenzjoni.

Kompi tas-sonar
Il-qtugħ tas-sonar huma għata simplifikata li jnaqqsu l-istorbju idrodinamiku u jipproteġu t-tagħmir tas-sonar. Dawn għandhom juru trasparenza akustika eċċellenti. Bħalissa, il-bastimenti navali Ċiniżi jużaw l-istainless steel jew il-koppli tal-plastik rinforzati bil-fibreglass. Filwaqt li r-Russja darba użat fibreglass, issa timpjega primarjament koppji tal-liga tat-titanju. Dawn jintużaw fuq bastimenti bħar-Russu "Kursk," "Minsk," u "Kiev" trasportaturi tal-ajru.

2. Sommerġibbli fil-baħar fond

Bħala parti mill-programm taċ-Ċina "863," l-Istitut 702 tal-Korporazzjoni tal-Industrija tal-Bini tal-Bini taċ-Ċina żviluppa 7, 000- meter sommerġibbli magħmul b'ligi speċjali tat-titanju. Kejl ta '8 metri twila, 3.4 metri għolja, u 3 metri wiesgħa, jista' jiflaħ għal 710 tunnellata ta 'pressjoni u jintegra teknoloġiji avvanzati. Il-kabina sferika bl-ekwipaġġ, li kapaċi tiflaħ 700 atmosfera ta 'pressjoni, tappoġġja sistema ta' appoġġ għall-ħajja komparabbli ma 'dawk użati fil-missjonijiet spazjali.

3. Kondensaturi

Skond l-UNESCO, il-kapaċità globali tal-enerġija mill-oċean tilħaq 76.6 biljun kW. Fl-impjanti tal-enerġija kostali u nukleari, il-kondensaturi huma komponenti vitali li jużaw l-ilma baħar bħala likwidu li jkessaħ. L-azzar tradizzjonali u l-kondensaturi tal-liga tar-ram ibatu minn reżistenza għall-korrużjoni tal-ilma baħar fqir. Id-durabilità u r-reżistenza għall-korrużjoni tat-titanju jagħmluha ideali għal dawn l-applikazzjonijiet. Madwar 3-4% tal-impjanti termali u idro-enerġija tad-dinja jużaw kondensaturi tat-titanju, u 30% tal-impjanti tal-enerġija nukleari jagħmlu. Fiċ-Ċina, pjanti bħal Taizhou, Zhenhai, Qinshan, u Daya Bay jużaw il-kondensaturi kollha tat-titanju minħabba r-reżistenza eċċellenti tagħhom għall-korrużjoni, ħajja twila ta 'servizz, effiċjenza għolja ta' trasferiment tas-sħana, sigurtà, u ħtiġijiet ta 'manutenzjoni mnaqqsa.

4. Sottomarini nukleari

Ir-Russja twassal fit-teknoloġija sottomarini nukleari tal-liga tat-titanju. Kien l-ewwel li uża liga tat-titanju għal bwieq ta 'pressjoni, li jibda fis-snin 1960. L-ewwel sottomarini nukleari kollha tat-Titanium fid-dinja, k -162, imnedija fl-1968, operat aktar minn 30 sena mingħajr inċident. Is-sottomarini tal-klassi Alfa, mibnija fis-snin 70 - 1980s, użaw madwar 3, 000 tunnellati ta 'titanju kull wieħed u jistgħu jgħaddsu għal 914 metru. Is-sottomarini tal-klassi tat-tifun tar-Russja għandhom buq doppju magħmul minn madwar 9, 000 tunnellati ta 'titanju, li joffru proprjetajiet mhux manjetiċi, kapaċitajiet ta' għadis fil-fond, veloċità għolja, ħoss baxx, ħoss baxx, u manutenzjoni mnaqqsa.

L-Istitut tar-Riċerka tal-Lbiċ (SWRI) fl-Istati Uniti żviluppa sommerġibbli fil-fond tal-fond bl-użu ta 'Eliti -64 liga tat-titanju. Is-2. {1- kabina sferika tal-meter-dijametru takkomoda tliet persuni u tista 'tgħaddas sa fond ta' 6,500 metru.

5. Stazzjonijiet tal-baħar fond

Stazzjonijiet spazjali mobbli fil-baħar fond, li spiss jissejħu "Tiangong" ta 'l-oċean, jintużaw għall-esplorazzjoni xjentifika tal-baħar. Mill-1960s, l-Istati Uniti u l-Unjoni Sovjetika għandhom sistemi avvanzati ta 'stazzjonijiet fil-fond. Ir-Russja 2 000 Disinn immirat għall-estrazzjoni taż-żejt tal-Oċean Artiku. Iċ-Ċina pproponiet il-kunċett fid-disgħinijiet għall-iżvilupp tar-riżorsi tal-baħar paċifiċi. Dawn l-istazzjonijiet jiddependu ħafna fuq materjali tal-liga tat-titanju. It- "13-il Pjan ta 'Ħames Snin" u "Proġetti ta' Innovazzjoni tax-Xjenza u Teknoloġija tal-2030" jenfasizzaw il-kostruzzjoni ta 'stazzjon fil-fond, li jistmaw aktar minn 4,000 tunnellata ta' materjali tat-titanju għal kull stazzjon ewlieni.

6. Desalinizzazzjoni tal-ilma baħar

Id-desalinizzazzjoni tal-ilma baħar hija kruċjali f'reġjuni aridi bħall-Lvant Nofsani. L-iktar metodu affidabbli u użat ħafna huwa d-distillazzjoni ta 'flash (MSF) f'diversi stadji, li tinkludi komponenti bħal ħiters tal-ilma baħar, unitajiet ta' rkupru tas-sħana, u kondensaturi varji. Oriġinarjament magħmula b'ligi tar-ram, dawn il-komponenti issa huma komunement magħmula bit-titanju minħabba r-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu, speċjalment f'ambjenti ta 'temperatura għolja, ta' salinità għolja u klorinati. It-titanju issa huwa l-materjal preferut għall-iskambjaturi tas-sħana fis-sistemi tad-desalinizzazzjoni.

Bi tkabbir mgħaġġel fl-industriji petrokimiċi u tal-enerġija kostali, l-ilma baħar qed jissostitwixxi dejjem aktar l-ilma ħelu bħala mezz ta 'tkessiħ. Minħabba l-korrużività tal-ilma baħar, l-azzar tradizzjonali tal-karbonju jew it-tubi tal-istainless steel jiddegrada malajr, u jikkawża falliment tat-tagħmir, għeluq frekwenti, u telf ekonomiku. L-aġġornament għat-tubi tat-titanju jestendi b'mod sinifikanti l-ħajja tal-iskambjatur tas-sħana u jtejjeb l-effiċjenza.

7. Pjattaformi tat-Tħaffir Offshore

Ligi tat-titanju huma ideali għal sistemi ta 'tħaffir tal-baħar minħabba s-saħħa għolja tagħhom, densità baxxa, reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni, u ebusija. Komponenti bħal risers, pajpijiet tat-tħaffir, u ġonot tal-istress jibbenefikaw minn komposti tat-titanju jew tal-azzar tat-titanju, itejbu l-prestazzjoni u jnaqqsu l-ispejjeż.

(1) risers tat-tħaffir tal-baħar
Ir-risers tat-titanju huma ħfief, tolleranti għall-ħsara, u spezzjonati faċilment. L-ewwel użat b'mod estensiv fil-Baħar tat-Tramuntana, ħafna applikazzjonijiet prattiċi jużaw l-istainless steel \/ titanju jew risers ibridi komposti \/ titanju minħabba konsiderazzjonijiet ta 'spejjeż.

(2) Pajpijiet tat-tħaffir
Fit-tħaffir tar-radju qasir (taħt it-18 m), pajpijiet konvenzjonali tal-istainless steel ibatu minn għeja bikrija. L-RTI bbażata fl-Istati Uniti żviluppaw pajpijiet tat-tħaffir tat-titanju li jikkombinaw it-titanju tal-grad 5 ma 'ġonot tal-azzar CR-Mo, li jnaqqsu t-twaħħil u l-ilbies waqt li jżommu l-ebusija. Fl-1999, 10 bjar ta 'radju qasir ġew imtaqqbin b'suċċess bl-użu ta' 73 mm pajpijiet tat-titanju. Aktar tard, pajpijiet żgħar daqs 63.5 mm imtaqqbin anke bjar tar-radju aktar strett. In-natura mhux manjetika tat-titanju tibbenefika wkoll l-esplorazzjoni. It-titanju jestendi l-fond tat-tħaffir vertikalment għal 9.1 km (vs 6.1 km għall-azzar) u orizzontalment għal 9.1 km. Pajpijiet ta 'dijametru ikbar inaqqsu l-forza ta' rfigħ u t-torque bi 30-40% u jegħlbu limitazzjonijiet ta 'trasmissjoni idrawlika.