Materiały tytanowe w inżynierii morskiej

Zarówno rozwój gospodarki morskiej, jak i rozwój nowoczesnych sił morskich wymagają rozwoju szeregu urządzeń morskich. Praktyka pokazuje, że zaawansowany sprzęt morski, niezależnie od tego, czy jest to sprzęt do głębinowej produkcji ropy i gazu, czy też nuklearne okręty podwodne, łodzie podwodne i inny sprzęt, jest wyposażony w sprzęt tytanowy, a lekkie, odporne na korozję materiały z tytanu i stopów tytanu mogą w znaczący sposób przyczynić się do sprzęt morski, aby osiągnąć wysoką wydajność, długą żywotność i wysoką niezawodność.

Jak również obecny tytan w dziedzinie czasu rozwoju inżynierii oceanicznej. Chiny są dużym krajem w branży tytanu na świecie, mają doskonalszy system badań i rozwoju, produkcji i stosowania tytanu, z mocami produkcyjnymi na dużą skalę i rezerwami technologii wieloaspektowego zastosowania, przyspieszają rozwój tytanu w inżynierii morskiej, nie tylko są konieczne , ale także wykonalne.

W porównaniu ze stalą, stalą nierdzewną, miedzią, aluminium i innymi materiałami najważniejszą cechą tytanu jest niska gęstość, wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, ale ma również zdolność przeciwstawiania się erozji wody morskiej, niemagnetycznej, niezimnej kruchości, wysokiej przepuszczalności, łatwy w formowaniu, odlewaniu, spawaniu, dzięki czemu ma szerokie zastosowanie w różnej inżynierii morskiej.

Tytan w inżynierii oceanicznej ma duże znaczenie, ale istnieją pewne niedociągnięcia i kwestie budzące niepokój. Inżynieria oceaniczna stoi przed wieloma wyzwaniami, głównie w pięciu aspektach:

Po pierwsze, w produkcji materiałów tytanowych.

Ze względu na wysoką temperaturę topnienia materiałów tytanowych (1668), odporność na odkształcenia w wysokiej temperaturze, strefa temperaturowa obróbki cieplnej jest wąska, produkcja jest trudna, szczególnie w przypadku dużych rozmiarów, wysokowydajnych materiałów tytanowych. Potrzebny jest nie tylko duży próżniowy piec do topienia (próżniowy elektryczny piec łukowy, piec z zimnym łóżkiem z wiązką elektronów), ale także sprzęt do obróbki pod dużym ciśnieniem (prasa kuźnicza, walcarka, wytłaczarka itp.). Inwestycje w jednostki produkcyjne tytanu są ogromne, do 30 ~ 40 milionów / tonę. Zdolność produkcyjna sprzętu tytanowego w porównaniu ze stalą o tej samej specyfikacji (1633,-16.00,-0.97%) jest porównywalna lub większa od sprzętu, podczas gdy jego wydajność i stopień wykorzystania sprzętu to tylko jeden z jest ich dziesiątki, co prowadzi do wysokich kosztów produkcji.

Po drugie, w projektowaniu produktu.

Tytan charakteryzuje się dużą wytrzymałością na zginanie ({{0}},9), wysokim współczynnikiem wytrzymałości spoiny (ponad 0,9), przy niskim module sprężystości, przewodności cieplnej i współczynniku tłumienia. W pewnych warunkach tytan jest narażony na problemy kontaktowe, takie jak korozja szczelinowa, korozja połączeń galwanicznych i kruchość wodorowa. Ze względu na właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne tytanu, przy projektowaniu sprzętu tytanowego należy przyjąć nowe przepisy projektowe i specyfikacje techniczne (takie jak współczynnik bezpieczeństwa, naddatek na korozję, środki ochrony przeciwpożarowej, forma konstrukcyjna, forma spoiny itp.). Współczynnik tłumienia materiału tytanowego jest niewielki (z wyjątkiem stopu TiNi z pamięcią kształtu), przy stosowaniu wibracji należy podjąć środki antywibracyjne. Tytan w przemyśle, zaledwie kilkadziesiąt lat historii, mniejsze doświadczenie projektowe, wiele kwestii do zbadania.

Po trzecie, w wytwarzaniu produktów.

Ze względu na niski moduł sprężystości tytanu, odbicie przy obróbce na zimno, niską przewodność cieplną, łatwą do noszenia powierzchnię, zadrapania i inne cechy, a wszystko to w związku z formowaniem części tytanowych, obróbką cieplną, obróbką skrawaniem i innymi trudnościami, należy opracować dojrzałą technologię badane przez długi czas.

Po czwarte, w aplikacji.

Ze względu na dużą odporność tytanu na korozję, w przypadku sprzętu tytanowego przeznaczonego do wyposażenia „stałego” lub półstałego, cykl oceny sprzętu jest bardzo długi, przez co wykorzystanie jednostki składającej się z jednego, dwóch, trzech pokoleń inżynierów i techników jest trudne w pełni zrozumieć zastosowanie urządzenia, nie może dokonać kompleksowej i obiektywnej oceny sprzętu tytanowego.

Po piąte, w koncepcji doboru materiału.

Większości ludzi nadal trudno jest przełamać bezwładne myślenie „tytan jest za drogi”. Przy ograniczonych możliwościach inwestycyjnych trudno jest zastosować stal kadłubową, która jest od 5 do 10 razy droższa niż materiał tytanowy w celu zastąpienia sprzętu morskiego do produkcji stali lub miedzi. Dla porównania, jednorazowa inwestycja w sprzęt tytanowy jest rzeczywiście bardzo duża, a techniczne i ekonomiczne zalety sprzętu tytanowego odzwierciedlają się głównie w kosztach w całym okresie użytkowania, tj. głównie w korzyściach długoterminowych. Wiele pracy włożono w ocenę korzyści i popularyzację materiałów tytanowych w celu rozszerzenia ich zastosowania w inżynierii morskiej.