Титанови материали в офшорното инженерство: степени, дизайн и производство

Защо Titanium е подходящ за офшорни и морски услуги

Офшорното инженерство изисква материали, които издържат на непрекъснат контакт с морска вода, циклично вълново и текущо натоварване и дълги интервали между проверките. Титанът отговаря на тези изисквания по-добре от повечето структурни метали. Плътността му е около 4,51 g/cm3, приблизително 57 процента от тази на стоманата, докато специфичната му якост е най-висока сред обикновените конструкционни метали. В сравнение с въглеродна стомана, неръждаема стомана, мед и алуминий, титанът съчетава ниска плътност, висока якост и изключителна устойчивост на корозия в един материал.

Титанът също така е устойчив на ерозия от морска вода, не е -магнитен, не става крехък при ниска околна температура и може да се формира, отлива и заварява с установени процеси в цеха. Тези свойства обясняват защо оборудването от титан сега се появява в дълбоководни-системи за добив на нефт и газ, подводници, подводни конструкции и други морски платформи, където теглото и надеждността са решаващи.

Когато титаново оборудване се използва в морето

Тръбопроводи за морска вода, щрангове и топлообменни тръби на офшорни платформи

Вериги за обезсоляване и охлаждане, които обработват непрекъснато-вода, съдържаща хлорид

Съдове под налягане и технологично оборудване за морски нефтени и газови услуги

Подводни структурни компоненти, крепежни елементи и съединители

Потопяеми корпуси под налягане, корпуси на сонари и кутии за инструменти

Баластни, дренажни и противопожарни вериги, в които морската вода е работна среда

Титанът не е запазен за екзотични проекти. Където стоманена или медна сплав се нуждае от честа подмяна, покритие или катодна защита, титановата алтернатива често се изплаща чрез избягвана поддръжка и по-кратки спирания.

Пет инженерни предизвикателства, за които да планирате

Офшорната титанова работа се сблъсква с трудности на пет места: производство на материали, проектиране на продукти, производство на продукти, дългосрочна-оценка на приложението и начинът, по който се преценява изборът на материали.

производство.Титанът се топи при около 1668 градуса по Целзий, издържа силно на деформация, когато е горещ, и има тесен прозорец за термична обработка. Необходим е голям капацитет за вакуумно топене, независимо дали става въпрос за вакуумно дъгово претопяване или пещ с електронен лъч със студена пещ, заедно с тежко оборудване за формоване като ковашки преси, валцоващи мелници и екструдери, особено за големи продукти с висока-производителност. Единичните инвестиции в производството на титан са много високи и използването на оборудването е само малка част от това, постигнато със стомана със сравними спецификации, което е основната причина за по-високата цена на тон.

Дизайн.Титанът предлага висока якост на огъване и коефициент на якост на заваряване над 0,9, но неговият модул на еластичност, топлопроводимост и коефициент на затихване са ниски. Корозия на пукнатини, корозия на галванично свързване и водородна крехкост могат да се появят при определени условия. Поради това са препоръчителни специални кодове за проектиране и технически спецификации за коефициент на безопасност, допуск за корозия, противопожарна защита, структурна форма и детайли на заваръчния шев, а услугите, изложени на вибрации, се нуждаят от анти-вибрационни мерки.

Производство.Ниският модул означава подчертано пружиниращо връщане при студено формоване, ниската топлопроводимост концентрира топлината в среза или заваръчния шев, а повърхността лесно се надрасква и надрасква. Процедурите за формоване, топлинна обработка и машинна обработка трябва да бъдат разработени и квалифицирани за титан, вместо да се копират от практиката на стоманата, което отнема време и дисциплина.

Оценка на приложението.Тъй като оборудването от титан се държи като полу{0}}постоянен актив, цикълът му на оценка е много дълъг. Едно поколение инженери рядко следват отделна единица от пускането в експлоатация до пенсионирането, така че изчерпателната и обективна обратна връзка на място се натрупва бавно.

Нагласа за избор.Титанът остава около пет до десет пъти по-скъп от корпусната стомана и при ограничени капиталови бюджети еднократната инвестиция-е трудно да се оправдае само с първоначалните разходи. Техническото и икономическо предимство на титана се реализира през целия живот на оборудването чрез дългосрочна-полза, а не чрез покупна цена.

Избор на степен за морска служба

Изборът на степен следва първо корозионното мито и второ изискването за якост. Таблицата по-долу обобщава класовете, които най-често се уточняват за морска вода и обслужване на процеси.

Плочата и листът обикновено се доставят по ASTM B265, а тръбата по ASTM B338, с GB/T 3621 и GB/T 3624 като съответните китайски спецификации за титанови плочи и тръби. Купувачите трябва да потвърдят, че поръчаният клас, състояние и маршрут на проверка съответстват на стандарта, посочен в поръчката за покупка.

Разходите-за жизнения цикъл и решението за избор

Титановата система за морска вода обикновено има по-висока покупна цена от боядисаната алтернатива от въглеродна стомана или мед-никел, но въпреки това премахва повтарящите се разходи: без пребоядисване, много по-малко замени, по-малък труд за поддръжка, по-малко прекъсване на производството и в много случаи по-тънки стени и по-леки поддържащи конструкции. Оценяването на двете опции за един и същ период на обслужване, а не за първата фактура, е това, което прави сравнението значимо. В офшорни проекти, където самият достъп е скъп, намаляването на намесата често е най-голямото спестяване.

Често задавани въпроси

В: Кой клас титан е най-често срещан за тръбопроводи за морска вода в морето?
Търговски чистият титан от степен 2 е обичайната отправна точка, защото съчетава добра устойчивост на корозия в морска вода с добра формоспособност и заваряемост, докато степен 12 се избира, когато саламурата е по-агресивна или температурата е по-висока.

В: Титанът подходящ ли е за-дълбоководенска работа при ниска температура?
да Титанът не показва студена крехкост като някои феритни стомани и някои сплави запазват добра пластичност и издръжливост при понижаване на температурата, поради което титанът се използва за потопяеми корпуси и криогенни контейнери.

В: Защо оборудването от титан е по-скъпо от оборудването от стомана?
Маршрутът на топене и формоване е много по-капиталоемък, прозорецът за термична обработка е тесен и производителността на единица оборудване е много по-ниска, така че цената на тон остава висока, въпреки че самият материал е в изобилие.

В: Може ли титанът да бъде заваряван в заводски двор?
Може, но разтопеният и горещ метал трябва да бъде защитен от замърсяване с въздух, влага и желязо, тъй като кислородът, азотът, водородът и повърхностното желязо-поемат крехко съединение и намаляват неговата устойчивост на корозия.

Въпрос: Корозира ли изобщо титанът в морска вода?
Общата корозия е много ниска и пасивният филм се възстановява сам в аерирана морска вода, но корозия в пукнатини, галванично свързване с по-малко благородни метали и водородна крехкост все още могат да възникнат при специфични условия, така че детайлите на дизайна са от значение.

Въпрос: Как трябва да бъде финансово оправдан титанов офшорен проект?
Сравнете разходите за целия-жизнен живот през планирания експлоатационен живот, включително поддръжка, подмяна, престой и разходи за достъп, вместо да сравнявате цената на материала за тон на мястото на закупуване.