Tā kā jūras enerģijas nozare turpina paplašināties un dziļjūras izpētes un izstrādes tehnoloģijas turpina attīstīties, jūras inženierija arvien vairāk virzās uz dziļākiem ūdeņiem, augstāku veiktspēju un gudrāku darbību.
Salīdzinot ar tradicionālajām kuģu inženierijas lietojumprogrammām, jaunās kuģu iekārtas bieži darbojas daudz prasīgākās vidēs, tostarp jūras ūdens korozijas, augsta spiediena, ilgstošas{0}} iedarbības un ierobežotas piekļuves apkopei. Šie apstākļi izvirza augstākas prasības pret koroziju, izturību, svara samazināšanu, izturību un ilgtermiņa uzticamību.
Tāpēc inženieriem un iekārtu ražotājiem pareizā materiāla izvēle kļūst arvien svarīgāka.Titāns un titāna sakausējumipiesaista arvien lielāku uzmanību, jo tajos ir apvienota izcila jūras ūdens izturība pret koroziju ar augstu izturības -pret-svara attiecību un ilgu kalpošanas laiku.
1. Jaunie titāna pielietojumi jūras inženierijā
Jūras vēja enerģija
Jūras vēja turbīnas un to atbalsta sistēmas ir pakļautas augsta līmeņa sāls izsmidzināšanai, mitrumam un jūras korozijai ilgā ekspluatācijas periodā. Korozijas vide ir daudz prasīgāka nekā sauszemes vēja parkiem.
Atkarībā no iekārtas konstrukcijas un darbības apstākļiem titānu un titāna sakausējumus var izmantot izvēlētajos kritiskajos komponentos, t.sk.atloki, titāna stiprinājumi, savienojuma skrūves,dzesēšanas sistēmas un jūras ūdens siltummaiņi.
Ārzonas iekārtām, kas atrodas tālu no krasta, kur pārbaude un ārkārtas apkope var būt ārkārtīgi sarežģīta, titāna stabilā izturība pret koroziju var palīdzēt uzlabot uzticamību visā iekārtas kalpošanas laikā.
Ja izvēlaties titānu ārzonas aprīkojumam,2. pakāpes titānsir īpaši vērts apsvērt, ja izcila izturība pret koroziju un laba izgatavojamība ir svarīgākas par maksimālo izturību.12. klases titānsvar apsvērt arī lietojumiem, kam nepieciešama uzlabota izturība un pastiprināta izturība pret koroziju prasīgās jūras vidēs.
Ūdeņraža ražošana jūrā
Strauji attīstoties globālajai zaļā ūdeņraža nozarei, arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta ūdeņraža ražošanai, kuras pamatā ir atjaunojamās enerģijas un jūras ūdens resursi.
Daži elektrolizatora komponenti, ko izmanto jūras ūdens elektrolīzei, darbojas ļoti korozīvā un elektroķīmiski prasīgā vidē. Tāpēc šīm sistēmām ir nepieciešami materiāli ar izcilu izturību pret koroziju un uzticamu ilgtermiņa veiktspēju.
Atkarībā no konkrētā aprīkojuma konstrukcijas un ekspluatācijas apstākļiem titānu var izmantot izvēlētām strukturālām un funkcionālām sastāvdaļām jūras ūdens elektrolīzes sistēmās.
Titāns jau ir pētīts jūras ūdens elektrolīzes lietojumos. Piemēram, ASV Enerģētikas departamenta pētījumi par anjonu apmaiņas membrānas ūdens elektrolīzi pārbaudīja titāna plūsmas laukus jūras ūdens darbībai, uzsverot materiāla potenciālu jaunajās ūdeņraža tehnoloģijās.
Dziļūdens ieguve{0}}
Dziļjūras ieguves{0}}iekārtas darbojas vidē, kurā ir apvienots ārkārtīgi augsts hidrostatiskais spiediens, jūras ūdens korozija, abrazīvie apstākļi un mehāniska ietekme.
Iekārtām, kas darbojas vairākus tūkstošus metru zem jūras līmeņa, ir nepieciešami konstrukcijas materiāli, kas var nodrošināt izturību pret koroziju, atbilstošu mehānisko izturību, mazu svaru un ilglaicīgu{0}}uzticamību.
Šajos lietojumos titāna sakausējumiem tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība kā potenciāliem materiāliem dziļjūras ieguves un zemūdens aprīkojuma komponentiem.
Attīstoties dziļūdens{0}}resursu attīstībai, materiālu izvēle kļūs arvien svarīgāka, lai samazinātu apkopes prasības un uzlabotu aprīkojuma uzticamību.
Zemūdens roboti
ROV (tālvadības transportlīdzekļi) un AUV (autonomie zemūdens transportlīdzekļi) kļūst arvien svarīgāki dziļjūras izpētē{0}}, pārbaudēs atklātā jūrā, zemūdens uzturēšanā, zinātniskajā pētniecībā un resursu attīstībā.
Projektējot zemūdens transportlīdzekli ilgstošai darbībai-jūrā vai ievērojamā dziļumā, inženieriem ir jāsabalansē izturība, svars, izturība pret koroziju, spiediena izturība un kalpošanas laiks.
Titānu un titāna sakausējumus var izmantot atsevišķos komponentos, tostarp:
Zemūdens robotu korpusi
Spiedientvertnes un spiediena korpusi
Strukturālās sastāvdaļas
Savienotāji un stiprinājumi
Slodzes{0}}nesošās sastāvdaļas
Jūras ūdens-atklāts aprīkojums
Titāna relatīvi zemais blīvums salīdzinājumā ar daudziem augstas -stiprības inženiertehniskajiem materiāliem var palīdzēt samazināt svaru, savukārt tā augstā īpatnējā izturība un lieliskā jūras ūdens izturība pret koroziju padara to pievilcīgu prasīgiem zemūdens lietojumiem.
2. Titāna attīstības tendences kuģniecības inženierijā
Tā kā kuģniecības inženierija turpina virzīties uz dziļākiem ūdeņiem, lielākām iekārtām un atjaunojamās enerģijas lietojumiem, materiālu prasības mainās, pārsniedzot pamata izturību pret koroziju.
Izvēloties materiālus nākamās{0}}paaudzes kuģu aprīkojumam, inženieriem arvien vairāk jāņem vērā:
Augsta izturība + izturība pret koroziju + viegls dizains + ilgs kalpošanas laiks + zemas apkopes + dzīves cikla izmaksas
Titānam un titāna sakausējumiem ir ievērojams potenciāls šādās jomās.
Pirmkārt, lielākas un dziļākas jūras naftas un gāzes iekārtas
Tā kā naftas un gāzes attīstība jūrā virzās uz dziļākiem ūdeņiem un arvien sarežģītāku darbības vidi, pieprasījums pēc augstas -stiprības, liela-diametra un korozijizturīgiem- titāna sakausējumiem var turpināt augt.
Iekārtām, kas darbojas agresīvā jūras ūdens vidē, titāns var piedāvāt alternatīvu parastajiem materiāliem, kur ilgs kalpošanas laiks un izturība pret koroziju ir ļoti svarīga.
Otrkārt, nepārtraukta jūras ūdens atsāļošanas paplašināšana
Tā kā ūdens trūkums kļūst par arvien lielāku problēmu daudzos reģionos, sagaidāms, ka globālā atsāļošanas jauda turpinās paplašināties.
Atsāļošanas iekārtu projektētājiem un pircējiem jūras ūdens izturība pret koroziju ir viens no galvenajiem faktoriem, kas jāņem vērā, izvēloties materiālus siltummaiņiem, cauruļvadu sistēmām, stiprinājumiem un citām sastāvdaļām.
Titāna izturība pret jūras ūdens koroziju padara to par vērtīgu materiālu atsevišķām jūras ūdens atsāļošanas iekārtām un siltuma-pārvades iekārtām.
Treškārt, strauja jūras atjaunojamās enerģijas izaugsme
Nepārtraukta jūras vēja enerģijas, okeāna siltumenerģijas, jūras ūdens elektrolīzes un ūdeņraža ražošanas attīstība jūrā rada jaunas iespējas titāna materiāliem.
Tas padara titāna dzīves cikla izmaksas par arvien svarīgāku apsvērumu, novērtējot materiālus ilgtermiņa{0}}kuģu vajadzībām.
Ceturtkārt, dziļās{0}}jūras izpētes aprīkojuma jaunināšana
Dziļu{0}}jūras izpēte, zemūdens robotika, autonomie zemūdens transportlīdzekļi un dziļūdens ieguves{1}}iekārtas kļūst arvien sarežģītākas.
Uzlabotu titāna sakausējumu izstrāde, uzlaboti ražošanas procesi un precīzas apstrādes tehnoloģijas radīs papildu iespējas titānam dziļūdens iekārtās un zemūdens inženierijā.
Secinājums
Tā kā kuģniecības inženierija turpina virzīties uz dziļākiem ūdeņiem, lielāka{0}}mēroga iekārtām, atjaunojamo enerģiju un inteliģentu darbību, sagaidāms, ka titānam un titāna sakausējumiem būs arvien lielāka nozīme lietojumos, kur ir kritiska izturība pret koroziju, uzticamība, svara samazināšana un ilgs kalpošanas laiks.
Lai gan titāna salīdzinoši augstās materiālu izmaksas un apstrādes prasības joprojām ir svarīgi apsvērumi, titāns ir jānovērtē ne tikai, pamatojoties uz tā sākotnējo pirkuma cenu, bet arī pēc tā kopējām dzīves cikla izmaksām.
Samazināta korozija, zemākas apkopes prasības, pagarināts kalpošanas laiks un uzlabota aprīkojuma uzticamība var padarīt titānu par pievilcīgu materiālu prasīgiem jūras lietojumiem.
Raugoties nākotnē, ir paredzams, ka nepārtraukta augstas veiktspējas{0}}titāna sakausējumu izstrāde, zemākas-izmaksas ražošana, progresīva apstrāde un standartizēta materiālu izvēle turpinās paplašināt titāna izmantošanu jūras inženierijā un ilgtspējīgā okeāna resursu attīstībā.
Lai iegūtu pārskatu par pieejamajiemtitāna izstrādājumi jūras un rūpnieciskiem lietojumiem, skatiet mūsu Titāna izstrādājumi lapā.