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钛合金管、大口径钛管在海洋工程领域的情况及面对的问题

发布时间 :2020-05-15 21:55:46 浏览次数 :

无论是发展海洋经济还是发展现代海军,都需要发展系列海工装备。实践表明,先进的海工装备,无论是深海油气开采装备,还是核潜艇、深潜器等装备,都是涉钛装备,质轻耐蚀的钛及钛合金材料能为实现海工装备的高效能、长寿命和高可靠作出重大贡献。

青海福彩网而目前海洋工程用钛加快发展的时机已成熟。我国已是世界钛工业大国,具有比较完整的钛研发-生产-应用体系,具有规模化生产能力和许多应用技术储备,加快海洋工程用钛的发展,不仅是必要的,而且是可行的。与钢铁、不锈钢、铜、铝等常用材料相比,钛材最突出的特点是密度低、比强度高、耐蚀性强,同时还具有耐海水冲刷、无磁性、无冷脆性、高透声系数等性能,便于成形、铸造、焊接,使它对各类海洋工程有广泛的适用性。

钛合金管

钛在海洋工程中可大显身手,但也有一些缺点和值得注意的问题。海洋工程用钛合金材料面临诸多挑战,主要表现在五个方面:

1、钛材生产

由于钛熔点高(1668℃),高温变形抗力大,热加工温区窄等原因,生产钛材难度大,特别是大规格、高性能钛材的生产难度很大。不仅需要大型真空熔炼炉(真空电弧炉、电子束冷床炉等),而且需要重型压力加工设备(锻压机、轧板机、挤压机等)。钛材生产单位产品投资巨大,高达30万~40万/吨。钛材生产的设备能力比同规格钢材的设备能力相当或更大,而其产出和设备利用率仅为其几十分之一,导致其生产成本居高不下。

2、产品设计

钛屈-强比特高(0.9以上),焊接强度系数高(0.9以上),而弹性模量、导热系数及阻尼系数偏低。在一定条件下,钛会发生缝隙腐蚀、接触电偶腐蚀与氢脆问题。由于钛的这些物理、化学与力学特点,要求钛设备的设计要采用全新的设计规范和技术规范(如安全系数、腐蚀裕量、防火防爆措施、结构形式、焊缝形式等)。钛材阻尼系数较小(TiNi形状记忆合金除外),在使用过程中振动较大,需采取防振减振措施。钛进入工业领域仅几十年的历史,设计经验少,许多问题尚待探索。

大口径钛管

3、产品制造  

由于钛的弹性模量低,冷加工时回弹大,导热率低,表面易磨蚀、易划伤等特点,给钛零部件的成型、热处理、机械加工等均带来一定的难度,成熟的工艺需要较长时间的探索。

4、钛材料应用

由于钛的耐腐蚀性强,许多钛设备为“永久”或半永久性设备,设备考核周期很长,以致设备使用单位的一、二、三代工程技术人员也难以全面掌握某台设备的应用历史资料,不能对钛设备的使用效果做出全面、客观的评价。

5、选材用材观念

大多数人目前仍很难突破“钛材价格太贵”的惯性思维。在投资能力有限的情况下,很难用比船体钢贵5~10倍的钛材去取代钢材或铜材制造海工装备。相对而言,钛设备的一次性投资确实很大,钛设备的技术经济优势主要靠“全寿命成本”来体现,即主要靠长远效益来体现。钛材要在海洋工程中扩大应用,在效益评估与宣传普及方面要做大量工作。

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