Поскольку морская энергетика продолжает расширяться, а технологии глубоководной разведки и разработки продолжают развиваться, морская инженерия все больше движется в сторону более глубоких вод, более высокой производительности и более разумной эксплуатации.
По сравнению с традиционными морскими инженерными решениями новое морское оборудование часто работает в более сложных условиях, включая коррозию морской воды, высокое давление, длительное-воздействие и ограниченный доступ для обслуживания. Эти условия предъявляют более высокие требования к коррозионной стойкости, прочности, уменьшению веса, долговечности и долгосрочной-надежности.
Поэтому для инженеров и производителей оборудования выбор правильного материала становится все более важным.Титан и титановые сплавыпривлекают все больше внимания, поскольку сочетают в себе превосходную стойкость к коррозии в морской воде, высокое соотношение-к-весу и длительный срок службы.
1. Новые возможности применения титана в морской технике
Морская ветроэнергетика
Морские ветряные турбины и их поддерживающие системы подвергаются воздействию высоких уровней солевого тумана, влажности и морской коррозии в течение длительного периода эксплуатации. Коррозионная среда значительно более требовательна, чем на береговых ветряных электростанциях.
В зависимости от конструкции оборудования и условий эксплуатации титан и титановые сплавы могут использоваться в отдельных ответственных компонентах, в том числефланцы, титановый крепеж, соединительные болты,системы охлаждения и теплообменники морской воды.
Для морского оборудования, расположенного далеко от берега, где проверка и аварийное обслуживание могут быть чрезвычайно затруднены, стабильная коррозионная стойкость титана может помочь повысить надежность на протяжении всего срока службы оборудования.
Если вы выбираете титан для морского оборудования,Титан 2 классаособенно стоит рассмотреть там, где превосходная коррозионная стойкость и хорошая технологичность важнее максимальной прочности.Титан 12 классатакже может рассматриваться для применений, требующих повышенной прочности и повышенной коррозионной стойкости в сложных морских условиях.
Морская добыча водорода
В условиях быстрого развития мировой индустрии экологически чистого водорода производству водорода на основе морских возобновляемых источников энергии и ресурсов морской воды уделяется все больше внимания.
Некоторые компоненты электролизеров, используемые для электролиза морской воды, работают в очень агрессивных и электрохимически сложных средах. Поэтому для этих систем требуются материалы с превосходной коррозионной стойкостью и надежными долгосрочными-работами.
В зависимости от конструкции конкретного оборудования и условий эксплуатации титан может быть использован для отдельных конструктивных и функциональных элементов систем электролиза морской воды.
Титан уже исследовался для применения в электролизе морской воды. Например, исследование Министерства энергетики США по электролизу воды с анионообменной мембраной исследовало поля потока титана при эксплуатации в морской воде, подчеркнув потенциал этого материала в новых водородных технологиях.
Глубоководная-добыча полезных ископаемых
Глубоководное-горнодобывающее оборудование работает в условиях чрезвычайно высокого гидростатического давления, коррозии морской воды, абразивных условий и механического воздействия.
Для оборудования, работающего на глубине нескольких тысяч метров ниже уровня моря, требуются конструкционные материалы, обеспечивающие коррозионную стойкость, достаточную механическую прочность, малый вес и долгосрочную-надежность.
В этих целях титановые сплавы привлекают все больше внимания как потенциальные материалы для отдельных компонентов глубоководного-горнодобывающего и подводного оборудования.
По мере освоения глубоководных-морских ресурсов выбор материалов будет становиться все более важным для снижения требований к техническому обслуживанию и повышения надежности оборудования.
Подводные роботы
ROV (дистанционно управляемые аппараты) и AUV (автономные подводные аппараты) приобретают все большее значение для глубоководных-исследований моря, морских инспекций, подводного технического обслуживания, научных исследований и разработки ресурсов.
При проектировании подводного аппарата для длительной-эксплуатации в морской воде или на значительных глубинах инженерам необходимо сбалансировать прочность, вес, коррозионную стойкость, устойчивость к давлению и срок службы.
Титан и титановые сплавы могут использоваться в отдельных компонентах, в том числе:
Корпуса подводных роботов
Сосуды под давлением и корпуса под давлением
Структурные компоненты
Разъемы и крепежи
Несущие-компоненты подшипников
Оборудование,-подвергающееся воздействию морской воды
Относительно низкая плотность титана по сравнению со многими высокопрочными конструкционными материалами может способствовать снижению веса, а его высокая удельная прочность и превосходная стойкость к коррозии в морской воде делают его привлекательным для требовательных подводных применений.
2. Тенденции развития титана в морской технике.
Поскольку морская техника продолжает двигаться в сторону более глубоких вод, более крупного оборудования и возобновляемых источников энергии, требования к материалам выходят за рамки базовой устойчивости к коррозии.
При выборе материалов для морского оборудования следующего-поколения инженерам все чаще приходится учитывать сочетание следующих факторов:
Высокая прочность + коррозионная стойкость + легкая конструкция + длительный срок службы + низкие эксплуатационные расходы + стоимость жизненного цикла
Титан и титановые сплавы имеют значительный потенциал в следующих областях.
Первое, более крупное и глубокое морское нефтегазовое оборудование
Поскольку разработка морской нефти и газа движется в сторону более глубоких вод и все более сложных условий эксплуатации, спрос на высоко-прочные,-диаметровые и коррозионностойкие-титановые сплавы может продолжать расти.
Для оборудования, работающего в агрессивной морской среде, титан может стать альтернативой традиционным материалам, где длительный срок службы и коррозионная стойкость имеют решающее значение.
Во-вторых, продолжающееся расширение опреснения морской воды.
Поскольку нехватка воды становится растущей проблемой во многих регионах, ожидается, что глобальные мощности опреснения будут продолжать расширяться.
Для проектировщиков и покупателей опреснительного оборудования стойкость к коррозии морской воды является одним из ключевых факторов, которые следует учитывать при выборе материалов для теплообменников, систем трубопроводов, крепежных элементов и других компонентов.
Устойчивость титана к коррозии в морской воде делает его ценным материалом для избранного оборудования для опреснения морской воды и для-переноса тепла.
В-третьих, быстрый рост морской возобновляемой энергетики.
Продолжающееся развитие морской ветроэнергетики, тепловой энергии океана, электролиза морской воды и производства водорода на море создает новые возможности для титановых материалов.
Это делает стоимость жизненного цикла титана все более важным фактором при оценке материалов для долгосрочного-морского применения.
В-четвёртых, модернизация оборудования для глубоководных-разведочных работ.
Глубоководные-разведочные работы, подводная робототехника, автономные подводные аппараты и глубоководное-горнодобывающее оборудование становятся все более сложными.
Разработка передовых титановых сплавов, усовершенствованные производственные процессы и технологии точной обработки откроют новые возможности для использования титана в глубоководном-оборудовании и подводной инженерии.
Заключение
Поскольку морская техника продолжает двигаться в сторону более глубоких вод, более крупного-оборудования, возобновляемых источников энергии и интеллектуальных операций, ожидается, что титан и титановые сплавы будут играть все более важную роль в приложениях, где решающее значение имеют коррозионная стойкость, надежность, снижение веса и длительный срок службы.
Хотя относительно высокая стоимость материала и требования к обработке титана остаются важными факторами, титан следует оценивать не только на основе его первоначальной закупочной цены, но и на основе его общей стоимости жизненного цикла.
Снижение коррозии, меньшие требования к техническому обслуживанию, увеличенный срок службы и повышенная надежность оборудования могут сделать титан привлекательным материалом для требовательных морских применений.
В перспективе ожидается, что дальнейшее развитие высокоэффективных-титановых сплавов, более дешевое-производство, усовершенствованная обработка и стандартизированный выбор материалов, как ожидается, приведут к дальнейшему расширению использования титана в морской технике и устойчивому освоению ресурсов океана.
Для обзора доступныхтитановые изделия для морского и промышленного применения, см. наш Титановые изделия страница.