Matériaux en titane dans l'ingénierie offshore

Tant le développement de l’économie maritime que le développement des forces navales modernes nécessitent le développement d’une série d’équipements maritimes. La pratique montre que les équipements marins avancés, qu'il s'agisse d'équipements de production de pétrole et de gaz en haute mer ou de sous-marins nucléaires, submersibles et autres équipements, sont impliqués dans des équipements en titane, des matériaux légers et résistants à la corrosion en titane et en alliage de titane peuvent apporter une contribution significative à l'équipement marin pour atteindre un rendement élevé, une longue durée de vie et une fiabilité élevée.

Ainsi que le titane actuel dans le domaine du temps de développement de l'ingénierie océanique. La Chine est le grand pays mondial de l'industrie du titane, dispose d'un système de recherche et développement, de production et d'application du titane plus parfait, avec une capacité de production à grande échelle et des réserves technologiques d'application à multiples facettes, accélère le développement du titane dans l'ingénierie marine, non seulement est nécessaire , mais aussi réalisable.

Comparé à l'acier, à l'acier inoxydable, au cuivre, à l'aluminium et à d'autres matériaux, la caractéristique la plus importante du titane est sa faible densité, sa haute résistance, sa résistance à la corrosion, mais il a également la capacité de résister à l'érosion de l'eau de mer, à la fragilisation non magnétique et non froide, à sa haute perméabilité, facile à former, à couler, à souder, de sorte qu'il a une large gamme d'applications dans diverses industries maritimes.

Le titane occupe une place importante dans l'ingénierie océanique, mais il présente certaines lacunes et sujets de préoccupation. L’ingénierie océanique est confrontée à de nombreux défis, principalement sous cinq aspects :

Premièrement, dans la production de matériaux en titane.

En raison du point de fusion élevé des matériaux en titane (1668), de la résistance à la déformation à haute température, de la zone de température du traitement thermique étroite, la production est difficile, en particulier des matériaux en titane de grande taille et de haute performance. Non seulement il faut un grand four de fusion sous vide (four à arc électrique sous vide, four à lit froid à faisceau d'électrons) mais aussi un équipement de traitement à forte pression (presse à forger, laminoir, extrudeuse, etc.). L'investissement dans les produits de l'unité de production de titane est énorme, jusqu'à 30 à 40 millions/tonne. La capacité de production d'équipements en titane par rapport à l'acier de même spécification (1633,-16.00,-0,97 %) est comparable ou supérieure à un équipement, tandis que sa production et son taux d'utilisation de l'équipement ne sont que l'un des il y en a des dizaines, ce qui entraîne des coûts de production élevés.

Deuxièmement, dans la conception des produits.

Le titane a une résistance à la flexion élevée ({{0}},9), un coefficient de résistance de soudure élevé (plus de 0,9), tandis que le module d'élasticité, la conductivité thermique et le coefficient d'amortissement sont faibles. Dans certaines conditions, le titane est sujet à des problèmes de contact tels que la corrosion caverneuse, la corrosion des couplages galvaniques et la fragilisation par l'hydrogène. En raison des propriétés physiques, chimiques et mécaniques du titane, de nouveaux codes de conception et spécifications techniques (telles que le facteur de sécurité, la tolérance à la corrosion, les mesures de protection contre l'incendie, la forme structurelle, la forme de soudure, etc.) devraient être adoptés pour la conception des équipements en titane. Le coefficient d'amortissement du matériau titane est faible (sauf l'alliage à mémoire de forme TiNi), lors de l'utilisation des vibrations, il est nécessaire de prendre des mesures anti-vibrations. Titane dans le domaine industriel seulement quelques décennies d'histoire, moins d'expérience en conception, de nombreuses questions à explorer.

Troisièmement, dans la fabrication de produits.

En raison du faible module d'élasticité du titane, du rebond du travail à froid, de la faible conductivité thermique, de la facilité d'usure de la surface, des rayures et d'autres caractéristiques, le tout dû au formage de pièces en titane, au traitement thermique, à l'usinage et à d'autres difficultés, une technologie mature doit être exploré depuis longtemps.

Quatrièmement, dans la demande.

En raison de la forte résistance à la corrosion du titane, les équipements en titane pour les équipements « permanents » ou semi-permanents, le cycle d'évaluation des équipements est très long, de sorte qu'il est difficile d'utiliser une unité d'une, deux, trois générations d'ingénieurs et de techniciens. Comprendre pleinement l'application d'un appareil, ne peut pas faire une évaluation complète et objective de l'équipement en titane.

Cinquièmement, dans le concept de sélection des matériaux.

La plupart des gens ont encore du mal à briser la pensée d'inertie « le titane est trop cher ». Dans des capacités d'investissement limitées, il est difficile d'utiliser l'acier de coque, 5 à 10 fois plus cher que le titane, pour remplacer l'acier ou le cuivre des équipements marins de fabrication. Comparativement parlant, l'investissement ponctuel d'un équipement en titane est en effet très important, et les avantages techniques et économiques des équipements en titane se reflètent principalement dans le coût sur toute la durée de vie, c'est-à-dire principalement dans les avantages à long terme. De nombreux travaux ont été réalisés pour évaluer les avantages et promouvoir la vulgarisation des matériaux en titane afin d'étendre leur application dans l'ingénierie maritime.