Pe măsură ce industria energiei maritime continuă să se extindă și tehnologiile de-explorare și dezvoltare în mare adâncime continuă să avanseze, ingineria marină se îndreaptă din ce în ce mai mult către ape mai adânci, performanțe mai mari și operațiuni mai inteligente.
În comparație cu aplicațiile tradiționale de inginerie marină, echipamentele maritime emergente funcționează adesea în medii mai solicitante, inclusiv coroziunea apei de mare, presiunea ridicată, expunerea pe termen lung-și accesul limitat pentru întreținere. Aceste condiții impun cerințe mai mari privind rezistența la coroziune, rezistența, reducerea greutății, durabilitatea și fiabilitatea-pe termen lung.
Pentru ingineri și producătorii de echipamente, selectarea materialului potrivit devine, prin urmare, din ce în ce mai importantă.Titan și aliaje de titanatrag o atenție din ce în ce mai mare, deoarece combină rezistența excelentă la coroziune a apei de mare cu un raport mare rezistență-la-greutate și durată lungă de viață.
1. Aplicații emergente ale titanului în inginerie marină
Energie eoliană offshore
Turbinele eoliene offshore și sistemele lor de susținere sunt expuse la niveluri ridicate de pulverizare de sare, umiditate și coroziune marine pe perioade lungi de funcționare. Mediul de coroziune este considerabil mai solicitant decât cel al parcurilor eoliene de pe uscat.
În funcție de proiectarea echipamentului și de condițiile de funcționare, titanul și aliajele de titan pot fi utilizate în componente critice selectate, inclusivflanșe, elemente de fixare din titan, șuruburi de conectare,sisteme de răcire și schimbătoare de căldură cu apă de mare.
Pentru echipamentele offshore situate departe de țărm, unde inspecția și întreținerea de urgență pot fi extrem de dificile, rezistența stabilă la coroziune a titanului poate ajuta la îmbunătățirea fiabilității pe toată durata de viață a echipamentului.
Dacă alegeți titan pentru echipamente offshore,Titan de gradul 2merită luat în considerare în special acolo unde rezistența excelentă la coroziune și o bună capacitate de fabricare sunt mai importante decât rezistența maximă.Titan de gradul 12poate fi luat în considerare și pentru aplicații care necesită o rezistență îmbunătățită și o rezistență sporită la coroziune în medii marine solicitante.
Producția de hidrogen offshore
Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei globale a hidrogenului verde, producția de hidrogen bazată pe energie regenerabilă offshore și resurse de apă de mare primește o atenție din ce în ce mai mare.
Unele componente ale electrolizoarelor utilizate pentru electroliza apei de mare funcționează în medii foarte corozive și solicitante din punct de vedere electrochimic. Prin urmare, pentru aceste sisteme sunt necesare materiale cu rezistență excelentă la coroziune și performanță fiabilă pe termen lung-.
În funcție de designul specific al echipamentului și de condițiile de funcționare, titanul poate fi utilizat pentru componente structurale și funcționale selectate în sistemele de electroliză cu apă de mare.
Titanul a fost deja investigat pentru aplicații de electroliză a apei de mare. De exemplu, cercetarea Departamentului de Energie al SUA privind electroliza apei cu membrană schimbătoare de anioni a examinat câmpurile de curgere de titan pentru operarea cu apă de mare, evidențiind potențialul materialului în tehnologiile emergente ale hidrogenului.
Mineritul-de adâncime
Echipamentele pentru minerit-de adâncime funcționează în medii care combină presiunea hidrostatică extrem de ridicată, coroziunea apei de mare, condițiile abrazive și impactul mecanic.
Echipamentele care funcționează la câteva mii de metri sub nivelul mării necesită materiale structurale care pot oferi rezistență la coroziune, rezistență mecanică adecvată, greutate redusă și fiabilitate-pe termen lung.
Pentru aceste aplicații, aliajele de titan primesc o atenție din ce în ce mai mare ca materiale potențiale pentru componente selectate ale echipamentelor pentru minerit de adâncime-și submarin.
Pe măsură ce dezvoltarea resurselor-de adâncime progresează, selecția materialelor va deveni din ce în ce mai importantă pentru reducerea cerințelor de întreținere și îmbunătățirea fiabilității echipamentelor.
Roboți subacvatici
ROV-urile (Vehicule operate de la distanță) și AUV-urile (Vehicule subacvatice autonome) sunt din ce în ce mai importante pentru explorarea-de adâncime, inspecția în larg, întreținerea submarină, cercetarea științifică și dezvoltarea resurselor.
Când proiectează un vehicul subacvatic pentru funcționare pe termen lung-în apă de mare sau la adâncimi semnificative, inginerii trebuie să echilibreze rezistența, greutatea, rezistența la coroziune, rezistența la presiune și durata de viață.
Titanul și aliajele de titan pot fi utilizate în componente selectate, inclusiv:
Carcase subacvatice de robot
Recipiente sub presiune și carcase sub presiune
Componente structurale
Conectori și elemente de fixare
Încărcați-componentele lagărului
Apa de mare{0}}echipament expus
Densitatea relativ scăzută a titanului în comparație cu multe materiale de inginerie-de înaltă rezistență poate contribui la reducerea greutății, în timp ce rezistența sa specifică ridicată și rezistența excelentă la coroziune la apa de mare îl fac atractiv pentru aplicațiile submarine solicitante.
2. Tendințe de dezvoltare ale titanului în inginerie marină
Pe măsură ce ingineria marină continuă să se îndrepte către ape mai adânci, echipamente mai mari și aplicații de energie regenerabilă, cerințele materialelor evoluează dincolo de rezistența de bază la coroziune.
Atunci când selectează materiale pentru echipamentele marine de-generație următoare, inginerii trebuie să ia în considerare din ce în ce mai mult o combinație de:
Rezistență ridicată + rezistență la coroziune + design ușor + durată lungă de viață + întreținere redusă + cost ciclului de viață
Titanul și aliajele de titan au un potențial semnificativ în următoarele domenii.
În primul rând, echipamente offshore de petrol și gaze mai mari și mai adânci
Pe măsură ce dezvoltarea petrolului și gazelor offshore se îndreaptă către ape mai adânci și medii de operare din ce în ce mai complexe, cererea pentru aliaje de titan cu rezistență mare, diametru mare și diametru mare și rezistente la coroziune{2}} poate continua să crească.
Pentru echipamentele care operează în medii agresive cu apă de mare, titanul poate oferi o alternativă la materialele convenționale, unde durata de viață lungă și rezistența la coroziune sunt critice.
În al doilea rând, extinderea continuă a desalinizării apei de mare
Pe măsură ce penuria de apă devine o preocupare tot mai mare în multe regiuni, este de așteptat ca capacitatea globală de desalinizare să continue să se extindă.
Pentru proiectanții și cumpărătorii de echipamente de desalinizare, rezistența la coroziune a apei de mare este unul dintre factorii cheie de luat în considerare atunci când selectați materiale pentru schimbătoare de căldură, sisteme de conducte, elemente de fixare și alte componente.
Rezistența titanului la coroziunea apei de mare îl face un material valoros pentru echipamentele selectate de desalinizare a apei de mare și aplicațiile de transfer de căldură{0}}.
În al treilea rând, creșterea rapidă a energiei regenerabile marine
Dezvoltarea continuă a energiei eoliene offshore, energiei termice oceanice, electroliza apei de mare și producția de hidrogen offshore creează noi oportunități pentru materialele din titan.
Acest lucru face ca costul ciclului de viață al titanului să fie din ce în ce mai important atunci când se evaluează materiale pentru aplicații marine pe termen lung-.
În al patrulea rând, modernizarea echipamentelor de-explorare pe mare adâncime
Explorarea-de adâncime, robotica subacvatică, vehiculele subacvatice autonome și echipamentele pentru minerit-de adâncime devin din ce în ce mai sofisticate.
Dezvoltarea aliajelor avansate de titan, a proceselor de fabricație îmbunătățite și a tehnologiilor de prelucrare de precizie vor crea noi oportunități pentru titan în echipamentele de-de adâncime și inginerie submarină.
Concluzie
Pe măsură ce ingineria marină continuă să se îndrepte către ape mai adânci, echipamente la scară mai mare-, energie regenerabilă și funcționare inteligentă, titanul și aliajele de titan sunt de așteptat să joace un rol din ce în ce mai important în aplicațiile în care rezistența la coroziune, fiabilitatea, reducerea greutății și durata de viață lungă sunt esențiale.
Deși costul relativ ridicat al materialului și cerințele de procesare ale titanului rămân considerații importante, titanul ar trebui evaluat nu numai pe baza prețului său inițial de achiziție, ci și pe baza costului total al ciclului de viață.
Coroziunea redusă, cerințele de întreținere mai reduse, durata de viață extinsă și fiabilitatea îmbunătățită a echipamentului pot face din titan un material atractiv pentru aplicațiile marine solicitante.
Privind în perspectivă, dezvoltarea continuă a aliajelor de titan-de înaltă performanță, producția cu costuri mai mici-, prelucrarea avansată și selecția materialelor standardizate vor extinde și mai mult utilizarea titanului în inginerie marină și în dezvoltarea durabilă a resurselor oceanice.
Pentru o prezentare generală a disponibiluluiproduse din titan pentru aplicații marine și industriale, vezi noastre Produse din titan pagină.