我国海洋战略发展有“钛”则强（下）

不锈钢厂家

可靠性最高、应用最多的是多级闪蒸法，该方法的设备主要由海水加热、热回收部冷凝器、热输出部冷凝器、通风凝结器和喷射压气机等部分构成，热交换部位使用了大量的传热管，原用铜合金管，由于铜合金不耐腐蚀，目前已被钛管所代替。　　海水淡化装置中的蒸发器接触高温海水，蒸发后盐度增加。钛合金耐高温离子腐蚀，可广泛用于海水淡化装置的蒸发器，同时，钛对氯具有很强的抗腐蚀性，是海水淡化设备换热器的首选材料。随着沿海地区石油化工、电力等行业的迅速发展，用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质，可以节约大量的淡水资源，获得显着的经济效益和社会效益。但是由于海水腐蚀性强，当管束采用普通碳钢或不锈钢时，海水作为冷却介质会对管束产生严重腐蚀，显着降低热交换器的使用寿命，不仅增加了设备的更换次数，也会由于设备失效引起装置停工过于频繁，从而使经济效益降低。一般情况下，为解决这一问题，需要对管子进行材料升级，升级材料常用钛管。　　在钛材料选择方面，应用最广泛的是工业纯钛ASTM Grade2，事实表明Grade1和Grade2等工业纯钛在天然水、海水和各种氯化物中具有特殊的抗应力腐蚀裂纹影响的能力；而温度比较高的海水加热器使用有较高抗腐蚀性的Grade7或者Grade12；Grade16(Ti-0.5%Pd) 具有更高的抗腐蚀能力，但是成本比较贵。另外，在海水流速为3m～5m/s的钛制海水淡化设备中，生物污堵现象是最轻微的，钛换热器的污堵系数约为0.95～0.99。　　选用工业纯钛TA1无缝管做闪蒸器的冷凝管和盐水加热器的热交换管，管板选用了TA1+16MnR+316L双面钛复合钢板，这是因为钛质轻、耐蚀、具有高强度，是良好的抗海水腐蚀材料，使用它的可靠性高；其次，使用钛复合钢板可以减少钛的使用量，且能满足使用要求，降低装置造价。　　我国西北有色金属研究院、北京有色金属研究总院等单位也先后开发出了一系列海洋工程用耐蚀钛合金，如Ti75、Ti31和Ti631。　　海上钻井平台　　钛合金具有高强度、低密度、优良的耐蚀性和良好的韧性，因而使其成为海洋钻探系统用设备如立管、钻管及锥形应力接头等的最好选择。在更多情况下，钛和钢的复合应用对海上钻探系统成本的降低和效益的提高具有很大的贡献。　　在过去几年中，钛合金构件在海上石油钻探系统上的应用显着增加。钛合金使得钻井设备可以进入更深的水里和井里，包括温度更高和更具腐蚀性的环境中。以Ti-6Al-4V为基的钛合金，具有物理、机械和腐蚀等最佳的综合性能，对于海上钻探构件而言具有更大的吸引力。　　Ti-6Al-4V基合金在海上钻探系统应用的主要有以下几种构件。　　海上钻井立管 钻井立管使用钛合金，除了减重外，还具有较好的损伤容限、易于用传统技术进行检查等优点。首次在海上大量使用钛合金钻井立管的是北海油田。虽然钛在立管上的使用取得很大成功，但全钛立管的市场却非常有限。由于经济原因，实际上多使用的将会是不锈钢／钛或复合材料／钛的立管。　　钻管 在短距离钻井中(曲率半径18m以内)，传统的不锈钢管过早地出现转动疲劳和物理磨损，因而美国RTI钛金属公司开发了由Grade5合金与标准Cr-Mo钢接头连接而成的钻管。这样设计避免了工具卡死和磨损并保证了其韧性和疲劳寿命。1999年，美国已用外径为73 mm的钛合金管成功地钻成了10口曲率半径18m的油井。近来，又用外径为63.5 mm的钛合金钻管钻成了曲率半径为12m～15m的油井。另外，钛合金的无磁性也是吸引人之处，使得油井勘探不受磁性的影响。在长距离钻井中，采用钢管，其钻井深度在垂直方向只到6.1km，水平方向为7.1km~9.1 km，而采用钛管材后，其垂直方向可达9.1km。大直径钛管的使用，使得钻具吊起所需的力减少了约30％，扭矩减少了30％～40％，并克服了液压传动装置的限制。　　钛锥形应力接头 金属锥形应力接头相对于橡胶／铜等柔性接头而言，设计紧凑，易于检查，气密性好，可在高温下使用等，钛的锥形应力接头，其长度只有钢的1／3，成本与钢的相差无几，甚至更低。RTI已设计和制造了Grade23和Grade29合金应力接头，并安装在墨西哥湾和北海的钻井平台上，由于相对较低的成本和成功应用实例，钛制应力接头市场呈现出持续增长的势头。　　钛以及钛合金有着非常多的优势，但是对于在船舶及海洋工程装备上的应用而言，还属于一种新型的材料。为了促进钛以及钛合金未来能够实现进一步发展，2016年海洋工程用钛纳入国家新材料发展重点专项，建立了海洋工程用钛合金材料及技术研究、应用研究及评价平台，可大力推动海洋工程用钛材料的跨越式发展，提升我国海工装备的技术水平升级和发展；从国家层面上推动海洋工程特别是舰船用钛设备的设计准则、技术体系、应用技术标准、规范；大力开发钛合金低成本化生产技术，优化和完善我国船用钛合金体系，建立船用钛合金性能数据库，为海洋工程用钛及钛合金的选材提供丰富的数据支持。本文由 TC4钛板   www.wxxbjs.cn  N6镍板 提供