Εφαρμογές των κραμάτων τιτανίου στη θαλάσσια μηχανική

Η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού είναι μια σημαντική τεχνική πορεία για την ανακούφιση της παγκόσμιας έλλειψης πόρων γλυκού νερού. Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες αφαλάτωσης της κύριας ουσίας περιλαμβάνουν την εξάτμιση και την αντίστροφη όσμωση, εκ των οποίων η τεχνολογία Multi - Flash (MSF) αντιπροσωπεύει το 67% της μεθόδου εξάτμισης και περίπου το 82% της συνολικής παραγωγικής ικανότητας αφαλάτωσης. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας αυτού του τύπου συσκευής, το θαλασσινό νερό βρίσκεται συχνά σε κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας (έως και 120 βαθμούς) και υψηλού ρυθμού ροής, η οποία απαιτεί εξαιρετικά αυστηρή αντοχή στη διάβρωση και αντίσταση στη διάβρωση των σωλήνων. Τα παραδοσιακά υλικά όπως τα κράματα χαλκού ή ο ανοξείδωτος χάλυβα είναι επιρρεπή σε εντοπισμένη διάβρωση, διάβρωση και διάβρωση στρες σε αυτό το περιβάλλον, οδηγώντας σε βραχύτερη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και υψηλότερο κόστος συντήρησης.

Τα κράματα τιτανίου, χάρη στις πυκνές και τον εαυτό τους - θεραπευτικές μεμβράνες, διατηρούν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε υψηλά περιβάλλοντα χλωριούχου θερμοκρασίας, ειδικά για κρίσιμα συστατικά όπως σωλήνες θερμότητας, σωλήνες θέρμανσης και θερμαντήρες ορυχείων σε εξοπλισμό αφαλάτωσης. Μια τυπική περίπτωση είναι το εργοστάσιο αφαλάτωσης Flash Multi -, που κατασκευάστηκε από το Harvey Aluminial στις Παρθένοι Νήσους το 1965 και οι σωλήνες αγωγιμότητας θερμότητας είναι όλοι απρόσκοπτοι σωλήνες τιτανίου (βαθμός 1 ή βαθμός 2) με πάχος τοιχώματος 0,7 mm, με συνολικό μήκος περίπου 1,85 εκατομμυρίων μέτρων και συνολικό βάρος περίπου 24 τόνων. Το σύστημα Titanium Tube έχει δείξει καλή σταθερότητα εξυπηρέτησης σε υψηλή θερμοκρασία -, υψηλή - περιβάλλοντα θαλασσινού νερού ροής, υποστηρίζοντας την ικανότητα του εργοστασίου να αντιμετωπίζει 1,84 εκατομμύρια κυβικά μέτρα θαλασσινού νερού ημερησίως και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως αναφορά για τυπική επιλογή υλικού σε πολλά έργα.

Με την ανάπτυξη της βιομηχανίας αφαλάτωσης θαλασσινού νερού προς την αποτελεσματικότητα και την μεγάλη κλίμακα -, η εφαρμογή του κράματος τιτανίου σε αντίστροφη όσμωση (RO) υψηλό - αγωγούς πίεσης, συσκευές ανάκτησης ενέργειας, βαλβίδες αντλιών και άλλα εξαρτήματα έχει σταδιακά επεκταθεί λόγω της εξαιρετικής αξιοπιστίας του, του μεγάλου κόστους ζωής και του χαμηλού κύκλου ζωής.

Ο υπεράκτιος εξοπλισμός γεώτρησης πετρελαίου αντιμετωπίζει πολλαπλές προκλήσεις, όπως η υψηλή πίεση, η κόπωση διάβρωσης και η χαμηλή θερμοκρασία, η οποία θέτει τις εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για τις ιδιότητες των υλικών. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπεράκτιες πλατφόρμες και βαθιά - συστήματα γεώτρησης και παραγωγής θαλάσσιων, λόγω της υψηλής ειδικής αντοχής τους, της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση και της αντοχής στη διάβρωση των θαλασσινών υδάτων.

Στις υπεράκτιες πλατφόρμες, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται συνήθως σε δέσμες σωλήνων με συμπυκνωτή και εναλλάκτη θερμότητας για κλειστές - κινητήρες. Αυτά τα συστατικά πρέπει να έχουν καλή θερμική αγωγιμότητα, αντίσταση βιοφθάλματος και αντοχή στη διάβρωση και κράματα τιτανίου (π.χ. βαθμός 12, TI-0.15PD κ.λπ.) μπορούν να επεκτείνουν σημαντικά τα διαστήματα συντήρησης εξοπλισμού ενώ εξασφαλίζουν τη θερμική απόδοση. Επιπλέον, τα εξαρτήματα αντλιών τιτανίου, οι βαλβίδες και τα εξαρτήματα σωληνώσεων βελτιώνουν σημαντικά τη συνολική αξιοπιστία του συστήματος λόγω της αντίστασης τους στη διάβρωση της σχισμής σε περιβάλλοντα χλωριούχου.

Σε βαθιά - θαλάσσια διάτρηση, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κρίσιμης πίεσης - εξαρτημάτων εδράνου όπως οι ανελκυστήρες, τα προεντεταμένα εξαρτήματα σωλήνων και τα εξαρτήματα προληπτικών εκρήξεων. Για παράδειγμα, τα υψηλά - κράματα τιτανίου, όπως το TI - 6AL - 4V (βαθμός 5) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα και να συνεχίσουν τη διαστολή και την παραγωγή.

Η επιτυχής εφαρμογή του κράματος τιτανίου στους τομείς της αφαλάτωσης του θαλασσινού νερού και της υπεράκτιας γεώτρησης πετρελαίου αντικατοπτρίζει πλήρως τα ολοκληρωμένα πλεονεκτήματα της απόδοσής του ως βασικό δομικό υλικό για τη θαλάσσια μηχανική. Με τη συνεχή ανάπτυξη των θαλάσσιων πόρων στη βαθιά θάλασσα και τη μακρινή θάλασσα, προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση και την οικονομία των υλικών.

Στο μέλλον, τα κράματα τιτανίου έχουν επίσης ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε αναδυόμενα πεδία όπως μετατροπή θαλάσσιων θερμικών ενέργειας (OTEC), υποθαλάσσια εξόρυξη και υπεράκτιες πλωτές πλατφόρμες πυρηνικής ενέργειας. Περαιτέρω προώθηση χαμηλών τεχνολογιών κατασκευής κόστους για τα κράματα τιτανίου (όπως η μεταλλουργία της σκόνης και η παραγωγή προσθέτων), η ανάπτυξη νέων κραμάτων τιτανίου με υψηλότερη αντοχή και καλύτερη αντοχή στη διάβρωση και η βελτίωση του σχεδιασμού των σύνθετων δομών τιτανίου/χάλυβα θα βοηθήσει στην ενίσχυση της ανταγωνιστικότητας των διαμαρτυριών τιτανίου σε ολόκληρο το κύκλο ζωής του θαλάσσιου κύκλου και να παρέχουν υποστηρίξει την υποστήριξη της ανίχνευσης των διαμορφώσεων του τιτανίου.