การประยุกต์ใช้และการพัฒนาท่อโลหะผสมไททาเนียมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่สำหรับใช้งานในทะเล

การประยุกต์ใช้และการพัฒนาท่อโลหะผสมไททาเนียมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่สำหรับเรือเดินทะเล

ความต้องการท่อโลหะที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุปกรณ์ขนาดใหญ่ในภาคสนามกำลังเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากท่อโลหะจำเป็นต้องใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่ซับซ้อนและรุนแรง (การกัดกร่อนที่รุนแรง พายุไต้ฝุ่น การพาความร้อนสูง อุณหภูมิสูง ความดันสูง การยึดเกาะทางชีวภาพ) พวกเขาจึงมีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความต้านทานการกัดกร่อน ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์มีความเหนียวสูง ไม่เป็นแม่เหล็ก มีข้อดีเฉพาะตัว เช่น ความหนาแน่นต่ำและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม กลายเป็นวัสดุในอุดมคติที่สุดสำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ในสาขาที่กล่าวถึงข้างต้น ประสบการณ์มากมายยืนยันว่าอายุการใช้งานของระบบท่อเหล็กอัลลอยด์ต่ำคือ 1-2 ปี และอายุการใช้งานของระบบท่อ Cu/Ni เพียง 6-8 ปี ซึ่งต่ำกว่าข้อกำหนดด้านอายุการออกแบบมาก ของท่อส่งน้ำทะเล ไททาเนียมมีลักษณะความแข็งแรงสูง มีความเหนียวสูง มีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา ไม่เป็นแม่เหล็ก ต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเล และการกัดกร่อนของบรรยากาศในทะเล อายุการกัดกร่อนของท่อไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์มีมากกว่า 120,000 ชั่วโมงและอายุการใช้งานมากกว่า 60 ปี ภายใต้สภาพการทำงาน วัสดุโลหะผสมไททาเนียมที่มีอายุการใช้งานยาวนานนั้นไม่มีใครเทียบได้กับวัสดุโลหะอื่น ๆ และสามารถรีไซเคิลได้ 100% โดยไม่เป็นอันตรายหลังจากหมดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ดังนั้นจึงเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ทางทะเล

ลักษณะของอุปกรณ์ทางทะเล

① อุปกรณ์ทางทะเลเป็นอาคารโลหะขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักมาก ต้นทุนการลงทุนสูง และสูญเสียความเสียหายมาก

②ระบบมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ฟังก์ชันที่สมบูรณ์ สภาพการทำงานที่ซับซ้อนและรุนแรง ความต้องการความน่าเชื่อถือสูง และเทคนิคการก่อสร้างที่ยากลำบาก

③ การยืดอายุของวัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยของอุปกรณ์และโครงสร้างทางทะเล และเพื่อส่งเสริมการปกป้องทรัพยากรและการพัฒนาที่ยั่งยืน

④ การปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทางทะเลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน น้ำหนักเบา การใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและมีความเหนียวสูง ความน่าเชื่อถือ และความประหยัดของผลิตภัณฑ์ตลอดวงจรชีวิต

ข้อดีของท่อโลหะผสมไททาเนียม

ไททาเนียมอัลลอยด์มีคุณสมบัติที่สำคัญหลายอย่าง เช่น จุดหลอมเหลวสูง ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน ตัวนำยิ่งยวด หน่วยความจำรูปร่าง และการจัดเก็บไฮโดรเจน มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการบิน, การบินและอวกาศ, เรือ, พลังงานนิวเคลียร์, การแพทย์, เคมี, โลหะ, อิเล็กทรอนิกส์, กีฬา ทุ่งแห่งการพักผ่อนและการก่อสร้างเรียกว่า" โลหะที่สาม"," ;แอร์เมทัล" และ"โลหะทะเล". ท่อใช้สำหรับช่องทางส่งก๊าซและของเหลว เป็นผลิตภัณฑ์พื้นฐานในด้านต่างๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ ท่อโลหะผสมไททาเนียมใช้ในเครื่องยนต์การบิน ยานอวกาศ และท่อส่งปิโตรเลียม เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม , อุปกรณ์เคมี, การสร้างสภาพแวดล้อมทางทะเลและแพลตฟอร์มปฏิบัติการนอกชายฝั่งที่หลากหลายมีการใช้งานที่หลากหลาย เช่น โรงไฟฟ้าชายฝั่ง, การสำรวจและขนส่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง, การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล, การผลิตสารเคมีในทะเล, การผลิตเกลืออัลคาไล, อุปกรณ์การกลั่นปิโตรเลียม ฯลฯ . และโอกาสที่กว้างมาก.

การส่งเสริมและการใช้วัสดุไททาเนียมเป็นหนึ่งในทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดสำหรับการต่อเรือและอุปกรณ์วิศวกรรมทางทะเล ท่อโลหะผสมไทเทเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือและอุปกรณ์วิศวกรรมทางทะเลในประเทศที่พัฒนาแล้ว วัสดุไททาเนียมจำนวนมากถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ลดปริมาณอุปกรณ์ ลดคุณภาพ และลดอุบัติเหตุอุปกรณ์เสียหายและเวลาในการบำรุงรักษาอย่างมาก ยืดอายุการใช้งานได้มาก

ลักษณะประสิทธิภาพการประมวลผลท่อโลหะผสมไทเทเนียม

โลหะผสมไททาเนียมมีความเป็นพลาสติกต่ำที่อุณหภูมิห้องและทนต่อการเสียรูปขนาดใหญ่ แต่มีความเป็นพลาสติกที่ดีและความต้านทานการเปลี่ยนรูปต่ำในโซนสองเฟส α+β และโซนเฟส β ดังนั้น การขึ้นรูปและการผลิตวัสดุโลหะผสมไททาเนียมหรือการเตรียมโปรไฟล์ต่างๆ (แผ่น) แท่ง ท่อ ฯลฯ) จำเป็นต้องได้รับความร้อนจนถึงจุดเปลี่ยนเฟส

เนื่องจากไททาเนียมอัลลอยด์มีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน ฯลฯ ที่อุณหภูมิสูง และง่ายต่อการดูดซับไฮโดรเจน ประสิทธิภาพการเสียรูปของโลหะผสมไททาเนียมจะลดลงอย่างมาก และส่งผลต่อประสิทธิภาพการบริการของวัสดุ นอกจากนี้ ค่าการนำความร้อนต่ำของโลหะผสมไททาเนียมมักทำให้ช่องว่างขนาดใหญ่ได้รับความร้อน ซึ่งส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิหน้าตัดขนาดใหญ่ ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยร้าวได้ง่ายในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูป นอกจากนี้ ช่วงอุณหภูมิของโซนการเปลี่ยนรูปโลหะผสมไททาเนียมนั้นแคบ และอัตราความเครียดนั้นไวกว่า และโดยทั่วไปจะต้องเสียรูปในอัตราที่ต่ำกว่า ในเวลาเดียวกัน อัตราการเย็นตัวหลังจากการเสียรูปส่งผลโดยตรงต่ออุณหภูมิห้อง โครงสร้างสมดุลและประสิทธิภาพการบริการของส่วนประกอบ ดังนั้น อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปควรคงที่ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปหรือควรใช้มาตรการเพื่อลดอัตราของอุณหภูมิ หยดเพื่อให้มีความเป็นพลาสติกเพียงพอ

ประเทศของฉัน's การวิเคราะห์เทคโนโลยีการเตรียมท่อโลหะผสมไทเทเนียมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

กระบวนการผลิตท่อไร้ตะเข็บโลหะผสมไททาเนียมแบบดั้งเดิมคือการเจาะแบบอัดรีด การเจาะแบบโรลโอเวอร์ + การรีดเย็นแบบหลายรอบ การเจาะ และการคว้าน ปัจจุบันการใช้เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมในประเทศสามารถเตรียมท่อโลหะผสมไททาเนียมขนาดเล็กและใช้ในการบิน การบินและอวกาศ การต่อเรือ และปิโตรเคมี ซึ่งสนับสนุนการพัฒนาอาวุธและเศรษฐกิจของประเทศอย่างมาก

(1) การขุดเจาะแบบดั้งเดิมและการคว้านและการอัดรีด: การขุดเจาะและการคว้านคือการใช้แท่งโลหะผสมไททาเนียมโดยตรงสำหรับการเจาะและการคว้านรู โดยไม่ต้องใช้กระบวนการให้ความร้อนและการรีด และอัตราการใช้วัสดุต่ำมาก โดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่า 50% ดังนั้น ,ค่าใช้จ่ายโดยรวมสูงมาก. ในขณะเดียวกันก็ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และผนังบาง

เทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยการอัดรีดสามารถทำให้เกิดการเสียรูป เม็ดละเอียดจำนวนมาก และเป็นการยากที่จะควบคุมความสม่ำเสมอของความหนาของผนังเส้นเลือดฝอย การขึ้นรูปแบบรีดขึ้นรูปมักใช้การหล่อลื่นด้วยผงแก้วหรือการหล่อลื่นที่หุ้มด้วยทองแดง เทคโนโลยีท่อโลหะผสมไททาเนียมที่หล่อลื่นด้วยผงแก้วยังไม่สุกในประเทศของฉัน ผลการหล่อลื่นในขั้นตอนหลังการอัดรีดนั้นไม่เหมาะ ซึ่งสามารถทำให้เกิดพื้นผิวที่รุนแรงของแม่พิมพ์และท่ออัดรีดได้ ความเสียหาย ต้นทุนการผลิตสูง ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ผลการหล่อลื่นของปลอกหุ้มทองแดงนั้นดีกว่าและสามารถรับคุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้นของท่อโลหะผสมไททาเนียมได้ แต่วัสดุของปลอกหุ้มทองแดงนั้นมีขนาดใหญ่และบรรจุภัณฑ์ที่ติดอยู่กับพื้นผิวของท่อโลหะผสมไททาเนียม จะถูกลบออก ปลอกทองแดงใช้กรดมาก ทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมได้ง่าย

(2) การเจาะแบบดั้งเดิม (แบบแมนน์) + กระบวนการรีดเย็น: มีกระบวนการรีดเย็นจำนวนมาก, ประสิทธิภาพการผลิตต่ำมาก, ต้องใช้หลายรอบ, การเปลี่ยนรูปของการผ่านมีขนาดเล็ก, การใช้พลังงานของการหลอมระหว่าง ผ่านสูงและการดองก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการรีดท่อไทเทเนียมบริสุทธิ์และโลหะผสมที่มีความต้านทานการเปลี่ยนรูปต่ำเท่านั้น และไม่สามารถม้วนท่อโลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูง (เช่น TC4) ได้ ผลผลิตของกระบวนการนี้อยู่ที่ประมาณ 75%

ตามลักษณะของวัสดุโลหะผสมไททาเนียม โดยการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น อุณหภูมิกลิ้ง อัตราการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรวม ค่าสัมประสิทธิ์การวงรี อัตราการเปลี่ยนรูป อัตราการลดด้านหน้า และการควบคุมโพรง ฯลฯ ความเสถียรของ รับประกันกระบวนการทั้งหมดและรับประกันคุณภาพพื้นผิวภายในและภายนอก , ความแม่นยำของมิติและตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่างๆ ตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการอย่างเต็มที่ เทคโนโลยีการเตรียมการมีข้อดีดังต่อไปนี้:

① เทคโนโลยีนี้มุ่งเป้าไปที่ความต้านทานการเปลี่ยนรูปสูงของโลหะผสมไททาเนียม ด้วยการปรับปรุงนวัตกรรมของเครื่องเจาะแบบโรลลิ่งส โรลลิ่งมิลล์แบบมัลติฟังก์ชั่น และอุปกรณ์ลดแรงตึงแบบไมโครซีรีส์แบบคู่ แรงหมุนของมอเตอร์หลักจะเพิ่มขึ้น และการทำความร้อนจะดำเนินการผ่านเตาหลอมแบบวงแหวน ระบบควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะและอุปกรณ์ถ่ายโอนที่รวดเร็วถูกนำมาใช้ระหว่างกระบวนการเจาะ การรีดร้อน การปรับขนาด และการแก้ไข เพื่อลดอัตราการตกของอุณหภูมิของชิ้นงาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเป็นพลาสติกเพียงพอและปรับให้เข้ากับลักษณะของช่วงอุณหภูมิการเสียรูปที่แคบของ โลหะผสมไททาเนียม

② กระบวนการนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรีดและขึ้นรูปท่อโลหะผสมไททาเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสามารถเข้าถึง φ530 มม. ความหนาของผนังครอบคลุม 5-36 มม. และความยาวของผลิตภัณฑ์สามารถเข้าถึง 12 เมตรหรือมากกว่า เมื่อเทียบกับกระบวนการรีดเย็น + กระบวนการรีดเย็นและกระบวนการเจาะและการคว้าน ต้นทุนการประมวลผลลดลงมากกว่า 50% เมื่อเทียบกับการขุดเจาะแบบดั้งเดิมและการคว้าน อัตราการใช้ประโยชน์ของท่อโลหะผสมไททาเนียมเพิ่มขึ้นมากกว่า 40%; เมื่อเทียบกับกระบวนการอัดขึ้นรูปแบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า มันประสบความสำเร็จอย่างมีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำ และเอาชนะคอขวดทางเทคนิคของการผลิตท่อโลหะผสมไทเทเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่โดยการหมุนเอียงสองม้วนของโลหะผสมไทเทเนียม ขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าของกระบวนการและวุฒิภาวะของเทคโนโลยี อัตราผลตอบแทนสามารถเข้าถึงได้ถึง 95%

แนวโน้มการใช้งานและการพัฒนาของท่อโลหะผสมไททาเนียมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

ในปัจจุบัน ไททาเนียมที่ใช้ในอุปกรณ์เรือในประเทศส่วนใหญ่ประกอบด้วย: คอนเดนเซอร์หลักของเรือดำน้ำ, ถังปล่อยตอร์ปิโดโลหะผสมไททาเนียม, พลังงานนิวเคลียร์ PWR วงจรหลักระบบทำความเย็นฉุกเฉิน, โดมโซนาร์, ใบพัดโลหะผสมไททาเนียม, ท่อไอเสียเครื่องยนต์ดีเซล และระบบท่อทะเล, ระบบท่อและวาล์วปั๊มที่เกี่ยวข้องเปลือกแรงดันใต้น้ำลึกและระบบเสริม ข้อกำหนดทั่วไปของท่อส่งน้ำทะเล: φ308x4mm, φ285x5mm; ระบบท่อน้ำทะเลหลักของเรือ: φ12.7~304.8mm.

เนื่องจากไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์มีความหนาแน่นต่ำ ทนต่อการกัดกร่อน และมีความแข็งแรงสูง จึงลดน้ำหนักของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ดังนั้นแม้ว่าไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์จะมีราคาแพงกว่าในแง่ของราคาต่อหน่วย แต่หลังจากที่น้ำหนักโดยรวมของอุปกรณ์ลดลง ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ ในทางกลับกัน ความต้องการทางเพศจะไม่สูงเกินไปกว่าวัสดุอื่นๆ และยังต่ำกว่า วัสดุอื่นๆ ท่อโลหะผสมไททาเนียมและไททาเนียมมีแนวโน้มการใช้งานสูง ด้วยการเติบโตและการส่งเสริมเทคโนโลยีการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง ไหลสั้น ต้นทุนต่ำ การใช้งานท่อโลหะผสมทองแดงและทองแดงจำนวนมากสามารถถูกแทนที่ด้วยท่อโลหะผสมไทเทเนียมและไททาเนียม

① ในการต่อเรือ ท่อที่ใช้ในเรือและเรือบรรทุกน้ำมันขนาดใหญ่เป็นสาขาที่สำคัญของการใช้งานท่อโลหะผสมทองแดง ท่อโลหะผสมทองแดงสำหรับเรือส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อ BFe30-1-1, ท่อคิวโปรนิกเกิล BFe10-1-1 และท่อทองเหลืองอะลูมิเนียม HAl77-2 เนื่องจากตัวกลางสัมผัสในทะเลส่วนใหญ่เป็นน้ำทะเล ท่อจึงต้องมีความต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลที่ดีเยี่ยม และมีคุณสมบัติทางกลและเทคโนโลยีสูง อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนทางวิศวกรรมทางทะเลใช้ท่อโลหะผสมทองแดงและทองแดง ตัวอย่างเช่น ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทางทะเลอื่นๆ ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: เครื่องทำความเย็นน้ำมัน เครื่องทำความเย็นด้วยน้ำ และเครื่องทำน้ำร้อนป้อนสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และระบบเสริมอื่นๆ ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์เหล่านี้แตกต่างกันไป

②การก่อสร้างทางวิศวกรรมทางทะเลและเรือขนาดใหญ่ต้องใช้อุปกรณ์ท่อป้องกันการกัดกร่อนที่มีความแม่นยำสูงและมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเพื่อเพิ่มการส่งและการเคลื่อนย้ายหลัก ในเวลาเดียวกัน ควรใช้ความแม่นยำของมิติสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการประกอบท่อมีความหนาแน่นสูง เป็นที่เข้าใจกันว่าเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดของท่อทองแดงนิกเกิลไม่มีรอยต่อ เช่น แท่นผลิตน้ำมันทางทะเลและน้ำมันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ในเยอรมนี เกาหลีใต้ และประเทศอื่นๆ มีขนาดถึง φ520 มม. ขึ้นไป

ด้วยกลยุทธ์ด้านพลังงานทางทะเลที่ค่อยเป็นค่อยไปในประเทศของฉัน' ความต้องการท่อไร้ตะเข็บที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ความแข็งแรงสูง และทนต่อการกัดกร่อนสูงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในด้านอุปกรณ์นอกชายฝั่ง น้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง การสำรวจและการพัฒนาภาคสนามและเรือ การผลิตขนาดใหญ่ของท่อไร้รอยต่อโลหะผสมไทเทเนียมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ และการส่งเสริมอุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเตรียมที่มีประสิทธิภาพสูง กระบวนการสั้น และต้นทุนต่ำ จะตอบสนองความต้องการต้นทุนต่ำของตลาด' สำหรับผลิตภัณฑ์ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ ในขณะเดียวกัน ความเข้มข้นของอุตสาหกรรมไททาเนียมในปัจจุบันก็ไม่สูงนัก ผู้ผลิตควรร่วมมืออย่างจริงจังกับหน่วยกำหนดสูตรและการออกแบบมาตรฐานแห่งชาติ วิทยาลัยและมหาวิทยาลัย ผู้ใช้ปลายน้ำ และผู้ผลิตอุปกรณ์สนับสนุนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เพื่อสร้างเทคโนโลยีไททาเนียมระดับชาติและแพลตฟอร์มบริการเครือข่ายทางเศรษฐกิจเพื่อสร้าง ทำงานร่วมกันเพื่อส่งเสริมการพัฒนาตลาดของโลหะผสมไททาเนียม และมุ่งมั่น สำหรับนโยบายและการสนับสนุนทางการเงินจากรัฐเพื่อส่งเสริมการใช้ท่อโลหะผสมไททาเนียมในวงกว้าง

นิโคล