יישום ופיתוח צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול לשימוש ימי

יישום ופיתוח צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול לימי

הביקוש לסוגים שונים של צינורות מתכת בעלי חוזק גבוה ועמיד בפני קורוזיה המשמשים לציוד רחב היקף בשטח מראה עלייה ניכרת. מכיוון שצריך להשתמש בצינורות מתכת בסביבות ימיות מורכבות וקשות (קורוזיה חזקה, טייפון, הסעה חזקה, טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, הידבקות ביולוגית), יש להם דרישות גבוהות במיוחד לעמידות בפני קורוזיה. לסגסוגות טיטניום וטיטניום קשיחות גבוהה, לא מגנטית, יתרונות ייחודיים כמו צפיפות נמוכה ועמידות בפני קורוזיה מעולים הפכו לחומר האידיאלי ביותר עבור ציוד בקנה מידה גדול בתחומים הנ"ל. ניסיון רב אישר כי חיי השירות של מערכת צינורות פלדה מסגסוגת נמוכה הם 1-2 שנים, וחיי השירות של מערכת הצנרת Cu / Ni הם רק 6-8 שנים, וזה הרבה מתחת לדרישות חיי העיצוב של צינורות מי ים. לטיטניום יש מאפיינים של חוזק גבוה, קשיחות גבוהה, חוזק ספציפי גבוה, משקל קל, לא מגנטי, עמידות בפני קורוזיה במי ים וקורוזיה אטמוספרית ימית. חיי הקורוזיה של צינורות טיטניום וסגסוגת טיטניום הם יותר מ -120,000 שעות וחיי השירות הם יותר מ -60 שנה. בתנאי עבודה, אורך החיים המלא של חומר מסגסוגת טיטניום אינו תואם לחומרי מתכת אחרים, וניתן למחזר אותו ללא פגע ב 100% לאחר תום חיי הציוד. לכן, זהו החומר הטוב ביותר לציוד ימי.

מאפייני ציוד ימי

① ציוד ימי הוא בניין מתכת גדול בעל טון גדול, עלות השקעה גבוהה ואובדן נזק גדול.

② למערכת מבנה מורכב, פונקציות שלמות, תנאי עבודה מורכבים וקשים, דרישות אמינות גבוהות וטכניקות בנייה קשות.

Extension להארכת חיי החומר ישנה חשיבות רבה להבטחת שלמותם, אמינותם ובטיחותם של ציוד ומבנים ימיים, וכדי לקדם הגנה על משאבים ופיתוח בר קיימא.

שיפור ביצועי הציוד הימי כרוך בעיקר בשיפור עמידות בפני קורוזיה, משקל קל, יישום חומרים בעלי חוזק גבוה וקשיחות גבוהה, אמינות וחסכון במוצר לאורך מחזור החיים.

היתרונות שלצינורות סגסוגת טיטניום

לסגסוגת טיטניום סדרה של מאפיינים חשובים כמו נקודת התכה גבוהה, צפיפות נמוכה, חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה, מוליכות-על, זיכרון צורה ואחסון מימן. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעופה, בחלל, בספינות, בכוח גרעיני, רפואי, כימי, מטלורגיה, אלקטרוניקה, ספורט תחומי הפנאי והבנייה ידועים בשם" מתכת שלישית" ;," ; מתכת אוויר" ו-" מתכת האוקיאנוס" ;. צינורות משמשים לתעלות העברה של מדיה גזית ונוזלית. הם מוצרים בסיסיים בתחומים שונים בכלכלה הלאומית. צינורות סגסוגת טיטניום משמשים במנועי תעופה, רכבים תעופתיים וצינורות נפט בשל משקלם הקל ועמידותם בפני קורוזיה מעולה. לציוד כימי, בניית סביבה ימית ופלטפורמות הפעלה ימיים שונות יש מגוון רחב של יישומים, כגון תחנות כוח חופיות, חיפושי נפט וגז בחוף הים, התפלת מי ים, ייצור כימי ימי, ייצור מלח אלקלי, ציוד זיקוק נפט וכו '. ., והסיכויים הם רחבים מאוד.

הקידום והיישום של חומרי טיטניום הוא אחד מכיווני הפיתוח הטכנולוגיים החשובים ביותר עבור ציוד בניית ספינות והנדסה ימית. צינורות סגסוגת טיטניום היו בשימוש נרחב בספינות ובציוד הנדסי ימי במדינות מפותחות. במספר רב של חומרי טיטניום משתמשים כדי לשפר את בטיחות ואמינות הציוד, להפחית את נפח הציוד, להפחית את האיכות ולהפחית משמעותית את תאונות הנזק לציוד וזמני התחזוקה. מאריך מאוד את חיי השירות.

מאפייני ביצועי עיבוד צינור סגסוגת טיטניום

לסגסוגת טיטניום יש פלסטיות נמוכה בטמפרטורת החדר ועמידות עיוות גדולה, אך יש לה פלסטיות טובה ועמידות נמוכה בעיוות באזור α + β דו פאזי ואזור פאזה. לכן, יש לחמם את היצור והייצור של חומרי סגסוגת טיטניום או הכנת פרופילים (פלטות), מוטות, צינורות וכו ') עד לנקודת מעבר שלב.

מכיוון שסגסוגות טיטניום נוטות להגיב כימית עם חמצן, חנקן, פחמן וכו 'בטמפרטורות גבוהות וקלות לספיגתן של מימן, ביצועי העיוות של סגסוגות טיטניום מצטמצמים בצורה דרסטית וביצועי השירות של החומר מושפעים. בנוסף, המוליכות התרמית הנמוכה של סגסוגות טיטניום גורמת לעיתים קרובות לחימום ריקים גדולים. התוצאה היא הפרש טמפרטורות חתך גדול, שיכול להוביל בקלות לסדקים בתהליך העיוות; בנוסף, טווח הטמפרטורות של אזור העיוות מסגסוגת טיטניום הוא צר וקצב המתח הוא רגיש יותר, ובדרך כלל יש לעוות אותו בקצב נמוך יותר; יחד עם זאת, קצב הקירור לאחר העיוות משפיע ישירות על טמפרטורת החדר שלו. מבנה שיווי המשקל וביצועי השירות של הרכיבים, לכן יש לשמור על טמפרטורת העיוות קבועה במהלך תהליך הדפורמציה או לנקוט באמצעים להפחתת קצב הטמפרטורה זרוק כדי שיהיה לו פלסטיות מספקת.

ארצי' ניתוח טכנולוגיות הכנת צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול

תהליך ייצור צינורות חלקה מסגסוגת טיטניום חלקה הוא פירסינג שחול, פירסינג צולב + גלגול קר רב מעבר, קידוח ומשעמם. נכון לעכשיו, השימוש המקומי בטכנולוגיה מסורתית יכול להכין צינורות סגסוגת טיטניום קטנים, והם משמשים בתחומי תעופה, חלל, בניית ספינות ופטרוכימיה, התומכים מאוד בפיתוח כלי נשק וכלכלה לאומית.

(1) קידוח מסורתי ותהליך משעמם ושחול: קידוח ועיבוד משעמם הוא שימוש ישיר בסורגי סגסוגת טיטניום לצורך קידוח ועיבוד משעמם, ללא תהליך חימום והקלדה, ושיעור ניצול החומרים נמוך ביותר, בדרך כלל פחות מ -50%, לכן העלות הכוללת גבוהה מאוד. יחד עם זאת, הוא אינו מתאים לעיבוד צינורות בעלי קוטר גדול וקיר דק.

טכנולוגיית דפוס שחול יכולה להשיג כמות גדולה של דפורמציה, גרגירים עדינים, וקשה לשלוט על אחידות עובי דופן הנימים. יציקת שחול משתמשת בדרך כלל בשימון אבקת זכוכית או סיכה מצופה נחושת. אבקת הזכוכית המשומנת בטכנולוגיית צינור סגסוגת טיטניום אינה בשלה בארצי. אפקט השימון בשלב שלאחר שחול אינו אידיאלי, דבר שיכול לגרום בקלות למשטח רציני של הצינור והצינור החולץ. נזק, עלות ייצור גבוהה, יעילות ייצור נמוכה ואיכות המוצר; אפקט הסיכה של השרוול המצופה נחושת טוב יותר, ואפשר להשיג איכות משטח טובה יותר של צינור סגסוגת הטיטניום, אך החומר של השרוול המצופה נחושת גדול, והחבילה המוצמדת למשטח צינור סגסוגת הטיטניום הוסר. שרוול הנחושת צורך הרבה חומצה, שקל לגרום לזיהום סביבתי.

(2) פירסינג מסורתי (סוג מאן) + תהליך גלגול קר: ישנם הרבה תהליכי גלגול קר, יעילות הייצור נמוכה ביותר, נדרשת מעברים מרובים, עיוות המעברים קטן, צריכת האנרגיה של חישול בין המעברים גבוהים, והכבישה מזהמת את הסביבה. תהליך זה מתאים רק לגלגול צינורות טיטניום טהורים וסגסוגות עם עמידות נמוכה בעיוות, ואינו יכול לגלגל צינורות סגסוגת טיטניום בעלי חוזק גבוה (כגון TC4). התשואה של תהליך זה היא כ 75%.

על פי המאפיינים של חומרי סגסוגת טיטניום, על ידי שליטה בפרמטרים של התהליך כמו טמפרטורת הגלגול, קצב הפחתת הקוטר הכולל, מקדם האליפטיות, קצב העיוות, קצב ההפחתה הקדמי ובקרת החלל וכו ', היציבות של כל התהליך מובטח, ואיכות פני השטח הפנימית והחיצונית מובטחת. , דיוק ממדי ואינדיקטורי ביצוע שונים עונים באופן מלא על דרישות התהליך. לטכנולוגיית ההכנה היתרונות הבאים:

Technology טכנולוגיה זו מכוונת לעמידות גבוהה של דפורמציה של סגסוגות טיטניום. באמצעות שיפור חדשני של טחנות פירסינג צולבות, טחנות גלגול רב תפקודיות ומפחיתות מתח-סדרה כפולות, כוח הגלגול של המנוע הראשי גדל, והחימום מתבצע באמצעות תנור טבעת. מערכת בקרת הטמפרטורה החכמה ומכשיר ההעברה המהיר מאומצים בין תהליכי פירסינג, גלגול חם, גודל ותיקון כדי למזער את קצב ירידת הטמפרטורה של הריק כדי להבטיח שיש לו פלסטיות מספקת ולהתאים את עצמו למאפיינים של טמפרטורת העיוות הצרה של סגסוגת הטיטניום.

②תהליך זה מתאים במיוחד לגלגול וליצור צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול. הקוטר החיצוני יכול להגיע ל -530 מ"מ, עובי הקיר מכסה 5-36 מ"מ, ואורך המוצר יכול להגיע ל 12 מטר ומעלה. בהשוואה לתהליך גלגול קר (שחול) + ותהליך קידוח ומשעמם, עלות העיבוד שלו מופחתת ביותר מ- 50%; בהשוואה לקידוחים מסורתיים ולעיבוד משעמם, שיעור השימוש בצינור סגסוגת טיטניום גדל ביותר מ- 40%; בהשוואה לתהליך דפוס שחול מסורתי, יעילות הייצור מוכפלת. היא השיגה יעילות גבוהה ועלות נמוכה, ומתגברת על צוואר הבקבוק הטכני בייצור צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול על ידי גלגול מוטה דו גלילי של סגסוגת טיטניום. בהתבסס על התקדמות התהליך ובגרות הטכנולוגיה, שיעור התשואה יכול להגיע עד 95%.

סיכויי היישום והפיתוח של צינורות סגסוגת טיטניום בקוטר גדול

נכון לעכשיו, טיטניום המשמש בציוד ספינה מקומי כולל בעיקר: מעבה ראשי של צוללת, מיכל שיגור טורפדו מסגסוגת טיטניום, מקרר חירום מערכת מעגל ראשית של PWR, כיפת סונאר, מדחף מסגסוגת טיטניום, צינור פליטה למנוע דיזל ומערכת צנרת הים, מערכת שסתומי צנרת ומשאבה קשורה, מעטפת לחץ טבולה עמוקה ומערכת עזר. המפרט האופייני של צינורות מי ים: φ308x4mm, φ285x5mm; מערכת צנרת מי הים העיקרית של ספינות: φ12.7 ~ 304.8 מ"מ.

בשל צפיפות נמוכה, עמידות בפני קורוזיה וחוזק גבוה של סגסוגות טיטניום וטיטניום, ניתן להפחית מאוד את משקל הציוד. לכן, למרות שסגסוגות טיטניום וטיטניום יקרות יותר מבחינת מחיר יחידה, לאחר שמשקלו הכולל של הציוד מופחת, סגסוגות טיטניום וטיטניום נהפוך הוא, התשוקה המינית לא תהיה גבוהה מדי מחומרים אחרים, ואף נמוכה מ חומרים אחרים. לצינורות טיטניום וסגסוגת טיטניום סיכויי יישום עצומים. עם הבגרות והקידום של טכנולוגיית ייצור יעילה גבוהה, זרימה קצרה, בעלות נמוכה, ניתן להחליף יישומי צינור נחושת ונחושת רבים בצינורות סגסוגת טיטניום וטיטניום.

Buildבניית ספינות, הצינורות המשמשים בספינות ובמיכליות נפט גדולות הם תחום יישומים חשוב של צינורות סגסוגת נחושת. צינורות סגסוגת נחושת לספינות כוללים בעיקר BFe30-1-1, BFe10-1-1 צינורות קופרוניקל וצינורות פליז אלומיניום HAl77-2. מכיוון שרוב אמצעי המגע בים הוא מי ים, הצינורות נדרשים לעמידות בפני קורוזיה מצוינת במי ים ותכונות מכניות וטכנולוגיות גבוהות. התקני חילופי חום להנדסה ימית משתמשים בצינורות נחושת וסגסוגת נחושת. לדוגמא, צינורות חילופי חום ימיים אחרים כוללים בעיקר: מקררי שמן, מקררי מים ומחממי מים להזנת מנועי דיזל, גנרטורים ומערכות עזר אחרות. המפרט של מוצרים אלה משתנה.

Constructionבניית ספינות הנדסה ימית וספינות טון גדולות דורשת יותר ציוד צנרת נגד קורוזיה עם דיוק גבוה וקוטר גדול יותר כדי להגביר את התמסורת והעקירה העיקריים. יחד עם זאת, יש להשתמש ברמת דיוק ממדית גבוהה על מנת להבטיח את האטימות הגבוהה של מכלול הצינור. מובן כי הקוטר המרבי של צינורות נחושת-ניקל חלקים כמו פלטפורמות ייצור ימיות ונפט בקוטר גדול בגרמניה, דרום קוריאה ובמדינות אחרות הגיע ל -520 מ"מ ומעלה.

עם ההעמקה ההדרגתית של אסטרטגיית הכוח הימית של ארצי&מס '39, הביקוש לצינורות חלקים בקוטר גדול, בעל חוזק גבוה ועמיד בפני קורוזיה ממשיך לגדול בתחומי הציוד הימי, הנפט הימי והגז. חקר ופיתוח בשטח, וספינות. ייצור בקנה מידה גדול של צינורות חלקים מסגסוגת טיטניום בקוטר גדול וקידום ויישום תעשייתי של טכנולוגיית הכנה יעילה, בתהליך קצר ובעלות נמוכה, יענו עוד יותר על השוק&מספר הביקוש בעלות נמוכה. למוצרי טיטניום וסגסוגת טיטניום. יחד עם זאת, הריכוז הנוכחי של תעשיית הטיטניום אינו גבוה. על היצרנים לשתף פעולה באופן פעיל עם יחידות ניסוח ועיצוב סטנדרטיות לאומיות, מכללות ואוניברסיטאות, משתמשים במורד הזרם ויצרני ציוד תומכים קשורים אחרים להקים פלטפורמת טיטניום לאומית ופלטפורמת שירות רשת כלכלית כדי ליצור יחד כדי לקדם את פיתוח השוק של סגסוגות טיטניום ולשאוף. למדיניות ותמיכה כספית מהמדינה לקידום נוסף של יישום רחב יותר של צינורות טיטניום.

ניקול