1. Per què s'utilitzen cada cop més els materials de titani en l'enginyeria marina?
Amb el desenvolupament del petroli i el gas en alta mar, la dessalinització d'aigua de mar, l'energia eòlica marina, la construcció naval, els equips d'aigües profundes-i les tecnologies d'energies renovables marines, l'enginyeria marina exigeix cada cop més la resistència a la corrosió dels materials, la resistència, el pes i la fiabilitat a-a llarg termini.
En comparació amb els entorns industrials terrestres-, els entorns marins són més complexos. L'aigua de mar conté grans quantitats d'ions clorur i altres sals, mentre que l'equip també està exposat a una gran humitat, variacions de marea, flux d'aigua de mar i bioincrustació marina. Durant l'exposició a llarg termini-a l'aigua de mar, l'acer al carboni convencional i alguns acers inoxidables poden enfrontar-se a problemes com ara corrosió per picades, corrosió per esquerdes, corrosió per tensió i augment dels costos de manteniment.
Titani i aliatges de titaniofereixen una excel·lent resistència a la corrosió de l'aigua de mar, una alta relació de resistència{0}}a-pes, un bon rendiment a la fatiga i una llarga vida útil. Per tant, s'utilitzen àmpliament en equips d'enginyeria marina on es requereix una alta fiabilitat dels materials.
2. Per què el titani és adequat per a l'enginyeria marina?
1. Excel·lent resistència a la corrosió de l'aigua de mar
Quan el titani s'exposa a l'aire o a l'aigua, forma ràpidament una pel·lícula d'òxid estable i densa a la seva superfície. Aquesta pel·lícula passiva protegeix el substrat de titani i ofereix al titani una excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua de mar natural.
Particularment en entorns d'aigua de mar que contenen ions clorur, el titani demostra una excel·lent resistència a la corrosió general i localitzada. Algunes dades publicades informen d'una taxa de corrosió general d'aproximadament0,8 nm/anyper a aliatges de titani en aigua de mar. Per tant, en condicions normals d'aigua de mar a temperatura ambient-, el titani generalment no requereix una gran capacitat de corrosió com ho fan els materials d'acer.
2. Bona resistència a la corrosió de picats i esquerdes
Els equips marins sovint inclouen brides, connexions de canonades, elements de subjecció i altres juntes. Aquestes zones poden crear esquerdes on es pot produir corrosió localitzada.
Els estudis ho han demostratGrau 2, Grau 12, iTitani grau 7tots poden demostrar una bona resistència a la corrosió per picadura en condicions específiques de prova d'aigua de mar de baix-oxigen.
Tanmateix, és important tenir en compte que el titani no és completament immune a la corrosió de les esquerdes en totes les condicions d'aigua de mar. A altes temperatures o amb baix-oxigen, baix-pH o altres condicions especials d'esquerdes, el seu comportament a la corrosió pot canviar. Per tant, quan seleccioneu un grau de titani per a la vostra aplicació, hauríeu d'avaluar la temperatura real, el mitjà i el disseny estructural.
3. Relació d'alta resistència-a-pes i baixa densitat
El titani té una densitat d'aproximadament 4,5 g/cm³. En les mateixes condicions de volum, el titani pesa aproximadament un 60% tant que l'acer normal.
Quan necessiteu considerar tant la resistència estructural com el pes en equips marins, els aliatges de titani us poden ajudar a reduir el pes estructural alhora que compleixen els requisits de resistència requerits.
Aquesta característica és especialment valuosa per a vaixells, equips d'-mars profundes, plataformes en alta mar i equips submarins.
4. Bon rendiment a la fatiga
Els equips d'enginyeria marina estan exposats a-càrregues a llarg termini causades per onades, marees, corrents oceànics, càrregues del vent i vibracions mecàniques.
Per a canonades de perforació, connectors, components de vaixells i altres components carregats dinàmicament, el rendiment a la fatiga és molt important.
Alguns aliatges de titani d'alta -resistència poden proporcionar una gran resistència i un bon rendiment a la fatiga i, per tant, s'utilitzen en estructures i equips d'enginyeria marina d'alt rendiment.
5. Llarga vida útil i baixos requisits de manteniment
El principal avantatge del titani no és només la seva resistència a la corrosió com a material, sinó també la seva capacitat de reduir el manteniment, la substitució i el temps d'inactivitat relacionats amb la corrosió-durant el servei-a llarg termini.
Per a plataformes offshore, equips de dessalinització d'aigua de mar i sistemes de circulació d'aigua de mar, el manteniment dels equips pot ser més important que el cost inicial de compra de material. Per tant, per a alguns equips marins crítics, el titani pot oferir avantatges importants en el cost del cicle de vida.
3. Principals aplicacions del titani en enginyeria marina
El desenvolupament offshore de petroli i gas és una de les àrees d'aplicació importants dels materials de titani.
Depenent de l'aplicació, el titani es pot utilitzar per a:
- Components de la plataforma de perforació offshore
- Conductes d'aigua de mar
- Risers submarins
- Tubs de perforació
- Bescanviadors de calor
- Bombes i vàlvules
- Brides
- Elements de fixació
- Connectors
- Components d'equips submarins
Els equips de petroli i gas en alta mar poden estar exposats no només a l'aigua de mar, sinó també a mitjans que contenen sulfur-, clorurs i altres substàncies corrosives.
Per tant, els aliatges de titani poden proporcionar una solució material per a equips de petroli i gas offshore oferint resistència a la corrosió, reducció de pes i una llarga vida útil.
Per a entorns específics d'alta-temperatura i clorur-, també podeu considerar aliatges de titani que contenen pal·ladi- o ruteni-, com araGrau 7oGrau 29,en funció de les condicions reals del servei.
Els equips de dessalinització d'aigua de mar estan exposats a l'aigua de mar d'alta-salinitat durant llargs períodes, la qual cosa imposa grans exigències a la resistència a la corrosió dels materials utilitzats.
El titani es pot utilitzar per a:
- Evaporadors
- Condensadors
- Tubs intercanviadors de calor
- Bescanviadors de calor de plaques
- Conductes d'aigua de mar
- Bombes
- Vàlvules
En comparació amb l'acer al carboni convencional i alguns aliatges de coure, el titani pot suportar millor l'exposició a llarg termini-a l'aigua de mar i, per tant, té aplicacions importants en equips de dessalinització d'aigua de mar.
En particular, per als equips de transferència de calor-que han de funcionar de manera fiable durant un període llarg, els tubs de titani i les plaques de titani poden ajudar a reduir el risc de la corrosió-de manteniment i substitució relacionats.
Les centrals tèrmiques costaneres, les centrals nuclears i altres grans instal·lacions d'energia requereixen grans quantitats d'aigua de mar per refredar-se.
El titani es pot utilitzar per a:
- Tubs del condensador
- Conductes de circulació d'aigua de mar
- Bescanviadors de calor
- Components del sistema de refrigeració
Quan l'aigua de mar s'utilitza directament com a mitjà de refrigeració, la resistència a la corrosió del material pot afectar directament la vida útil de l'equip.
Per tant, el titani s'ha convertit en un material important per als condensadors d'algunes grans centrals elèctriques costaneres.
El titani i els aliatges de titani ofereixen una excel·lent resistència a la corrosió de l'aigua de mar, una baixa densitat, una gran relació de resistència{0}}a-pess i propietats no-magnètiques. Per tant, tenen un potencial d'aplicació important en vaixells-de gamma alta i equips d'-mars profunds.
Es poden utilitzar per a:
- Components estructurals del vaixell
- Conductes d'aigua de mar
- Bescanviadors de calor
- Sistemes de refrigeració
- Eixos d'hèlix
- Components de l'eix de l'hèlix
- Elements de fixació de vaixells
- Timons i components de suport
- Estructures-resistents a la pressió per a submergibles-de fons
- Carcassa d'equips subaquàtics
Per a equips d'-mars profunds, necessiteu un material que no només ofereixi resistència a la corrosió, sinó també una resistència suficient i una fiabilitat-a llarg termini.
A mesura que l'aqüicultura marina es mou gradualment cap a aigües més profundes, els requisits de resistència a la corrosió i durabilitat dels equips d'aqüicultura també augmenten.
El titani es pot utilitzar per a:
- Gàbies d'aqüicultura-de fons
- Malla metàl·lica
- Marcs de suport
- Bescanviadors de calor
- Tuberia
- Elements de fixació
En comparació amb l'acer convencional, el titani proporciona una millor resistència a la corrosió de l'aigua de mar, cosa que pot ajudar a allargar la vida útil dels equips d'aqüicultura marina.
4. Conclusió
Quan dissenyeu equips per a entorns marins, heu de tenir en compte molt més que el preu inicial del material.
Heu de tenir en compte la resistència a la corrosió, la resistència mecànica, el pes, el rendiment a la fatiga, els requisits de manteniment, la vida útil prevista i el cost total del cicle de vida.
El titani i els aliatges de titani ofereixen una combinació única d'aquestes propietats.
Des del petroli i el gas en alta mar, la dessalinització d'aigua de mar i la generació d'energia costanera fins a la construcció naval, els equips d'aigües profundes-, l'energia eòlica marina i l'energia renovable marina, el titani pot proporcionar una solució material fiable per a entorns marins exigents.
Si la vostra aplicació requereix una exposició a llarg termini-a l'aigua de mar, una alta fiabilitat, un manteniment reduït o una reducció de pes, val la pena considerar el titani juntament amb els acers inoxidables convencionals, els aliatges de coure-níquel i altres materials marins.
A mesura que l'enginyeria marina continua avançant cap a aigües més profundes, un rendiment més elevat, una vida útil més llarga i requisits de manteniment més baixos, s'espera que la demanda de titani en aplicacions marines continuï creixent.
La clau és seleccionar el grau de titani i la forma del producte adequats segons les vostres condicions de funcionament reals en lloc de tractar tots els aliatges de titani com a intercanviables.
Si seleccioneu titani per a un projecte marí, comenceu per identificar el grau, les dimensions, la temperatura de funcionament, les condicions de l'aigua de mar, els requisits mecànics, els estàndards aplicables i els requisits d'inspecció necessaris. Això us ajudarà a vosaltres i al vostre proveïdor a determinar el material de titani més adequat per a la vostra aplicació.