تطبيق وتطوير أنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير للاستخدام البحري

تطبيق وتطوير أنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير للأغراض البحرية

يشهد الطلب على أنواع مختلفة من الأنابيب المعدنية عالية القوة والمقاومة للتآكل المستخدمة في المعدات واسعة النطاق في هذا المجال زيادة كبيرة. نظرًا لأن الأنابيب المعدنية تحتاج إلى استخدامها في البيئات البحرية المعقدة والقاسية (التآكل القوي ، والإعصار ، والحمل الحراري القوي ، ودرجة الحرارة المرتفعة ، والضغط العالي ، والالتصاق البيولوجي) ، فإن لها متطلبات عالية للغاية لمقاومة التآكل. تتميز سبائك التيتانيوم والتيتانيوم بصلابة عالية وغير مغناطيسية ومزايا فريدة مثل الكثافة المنخفضة ومقاومة التآكل الممتازة أصبحت المادة المثالية للمعدات واسعة النطاق في المجالات المذكورة أعلاه. أكدت الكثير من الخبرة أن عمر خدمة نظام الأنابيب الفولاذية منخفض السبائك هو 1-2 سنوات ، وأن عمر خدمة نظام أنابيب النحاس / نيكل هو 6-8 سنوات فقط ، وهو أقل بكثير من متطلبات عمر التصميم من أنابيب مياه البحر. يتميز التيتانيوم بخصائص القوة العالية والمتانة العالية والقوة النوعية العالية والوزن الخفيف وغير المغناطيسي ومقاومة تآكل مياه البحر والتآكل البحري في الغلاف الجوي. عمر التآكل لخطوط أنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم يزيد عن 120.000 ساعة ، وعمر الخدمة أكثر من 60 عامًا. في ظل ظروف العمل ، فإن العمر الافتراضي الكامل لمادة سبائك التيتانيوم لا مثيل له مع المواد المعدنية الأخرى ، ويمكن إعادة تدويرها بنسبة 100٪ دون ضرر بعد انتهاء عمر المعدات. لذلك ، فهي أفضل مادة للمعدات البحرية.

خصائص المعدات البحرية

① المعدات البحرية عبارة عن مبنى معدني كبير بحمولة كبيرة وتكلفة استثمارية عالية وخسارة أضرار كبيرة.

② يحتوي النظام على هيكل معقد ، ووظائف كاملة ، وظروف عمل معقدة وقاسية ، ومتطلبات موثوقية عالية ، وتقنيات بناء صعبة.

يعد إطالة عمر المواد ذا أهمية كبيرة لضمان سلامة وموثوقية وسلامة المعدات والهياكل البحرية ، ولتعزيز حماية الموارد والتنمية المستدامة.

④ يتضمن تحسين أداء المعدات البحرية بشكل أساسي تحسين مقاومة التآكل ، وخفة الوزن ، وتطبيق مواد عالية القوة وعالية الصلابة ، والموثوقية ، واقتصاد المنتج طوال دورة الحياة.

مزاياأنابيب سبائك التيتانيوم

تتميز سبائك التيتانيوم بسلسلة من الخصائص المهمة مثل نقطة الانصهار العالية ، والكثافة المنخفضة ، والقوة العالية ، ومقاومة التآكل ، والموصلية الفائقة ، وذاكرة الشكل ، وتخزين الهيدروجين. يستخدم على نطاق واسع في الطيران والفضاء والسفن والطاقة النووية والطبية والكيميائية والتعدين والإلكترونيات والرياضة. تُعرف مجالات الترفيه والبناء باسم&مثل ؛ معدن ثالث&مثل ؛&مثل ؛ معدن الهواء&مثل ؛ و&مثل ؛ معدن المحيط&مثل ؛. تستخدم الأنابيب لقنوات نقل الوسائط الغازية والسائلة. إنها منتجات أساسية في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني. تُستخدم أنابيب سبائك التيتانيوم في محركات الطائرات والمركبات الفضائية وخطوط أنابيب البترول نظرًا لوزنها الخفيف ومقاومتها الممتازة للتآكل. ، المعدات الكيميائية ، بناء البيئة البحرية والعديد من منصات التشغيل البحرية لديها مجموعة واسعة من التطبيقات ، مثل محطات الطاقة الساحلية ، واستكشاف ونقل النفط والغاز في الخارج ، وتحلية مياه البحر ، وإنتاج المواد الكيميائية البحرية ، وإنتاج الملح القلوي ، ومعدات تكرير البترول ، إلخ . ، والآفاق واسعة جدًا.

يعد الترويج لمواد التيتانيوم وتطبيقها أحد أهم اتجاهات التطوير التكنولوجي لبناء السفن ومعدات الهندسة البحرية. تم استخدام أنابيب سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في السفن ومعدات الهندسة البحرية في البلدان المتقدمة. يتم استخدام عدد كبير من مواد التيتانيوم لتحسين سلامة وموثوقية المعدات ، وتقليل حجم المعدات ، وتقليل الجودة ، وتقليل حوادث تلف المعدات بشكل كبير وأوقات الصيانة. إطالة عمر الخدمة إلى حد كبير.

خصائص أداء معالجة أنابيب سبائك التيتانيوم

تتميز سبائك التيتانيوم بمرونة منخفضة في درجة حرارة الغرفة ومقاومة كبيرة للتشوه ، ولكنها تتمتع بمرونة جيدة ومقاومة منخفضة للتشوه في منطقة α + β ثنائية الطور ومنطقة. لذلك ، يجب تسخين تشكيل وتصنيع مواد سبائك التيتانيوم أو تحضير العديد من الملامح (الألواح) ، والقضبان ، والأنابيب ، وما إلى ذلك) بالقرب من نقطة انتقال الطور.

نظرًا لأن سبائك التيتانيوم عرضة للتفاعل كيميائيًا مع الأكسجين والنيتروجين والكربون وما إلى ذلك في درجات حرارة عالية ، ويسهل امتصاص الهيدروجين ، فإن أداء التشوه لسبائك التيتانيوم يتأثر بشكل كبير ويتأثر أداء الخدمة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تؤدي الموصلية الحرارية المنخفضة لسبائك التيتانيوم إلى تسخين الفراغات الكبيرة. ينتج عن هذا اختلاف كبير في درجة حرارة المقطع العرضي ، والذي يمكن أن يؤدي بسهولة إلى حدوث تشققات أثناء عملية التشوه ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن نطاق درجة حرارة منطقة تشوه سبائك التيتانيوم ضيق ، ومعدل الإجهاد أكثر حساسية ، ويجب عمومًا أن يتشوه بمعدل أقل ؛ في الوقت نفسه ، يؤثر معدل التبريد بعد التشوه بشكل مباشر على درجة حرارة الغرفة. هيكل التوازن وأداء خدمة المكونات ، لذلك ، يجب أن تظل درجة حرارة التشوه ثابتة أثناء عملية التشوه أو يجب اتخاذ تدابير لتقليل معدل درجة الحرارة قم بإسقاطها لجعلها تتمتع بالمرونة الكافية.

بلدي&# 39 ؛ تحليل تكنولوجيا إعداد الأنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير

إن عملية إنتاج الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من سبائك التيتانيوم التقليدية عبارة عن ثقب بالبثق ، وثقب متقاطع ، + درفلة على البارد متعدد المسارات ، وحفر وثقب. في الوقت الحاضر ، يمكن للاستخدام المحلي للتكنولوجيا التقليدية إعداد أنابيب صغيرة من سبائك التيتانيوم ، وتستخدم في مجالات الطيران والفضاء وبناء السفن والبتروكيماويات ، مما يدعم بقوة تطوير الأسلحة والاقتصاد الوطني.

(1) عملية الحفر والبثق التقليدية: عمليات الحفر والتثقيب هي استخدام قضبان سبائك التيتانيوم مباشرة للحفر ومعالجة الثقب ، بدون عملية التسخين والتقويم ، ومعدل استخدام المواد منخفض للغاية ، بشكل عام أقل من 50٪ ، لذلك ، التكلفة الإجمالية عالية جدا. في الوقت نفسه ، فهي غير مناسبة لمعالجة الأنابيب ذات القطر الكبير والجدران الرقيقة.

يمكن لتقنية القولبة بالبثق الحصول على كمية كبيرة من التشوه والحبوب الدقيقة ، ومن الصعب التحكم في توحيد سمك جدار الشعيرات الدموية. عادةً ما يستخدم قولبة البثق تزييت مسحوق الزجاج أو تزييت النحاس. تكنولوجيا أنابيب سبائك التيتانيوم بالبثق المشحم بمسحوق الزجاج ليست ناضجة في بلدي. إن تأثير التشحيم في مرحلة ما بعد البثق ليس مثاليًا ، مما قد يتسبب بسهولة في ظهور سطح خطير للقالب وأنبوب مقذوف. الضرر ، تكلفة التصنيع العالية ، كفاءة الإنتاج المنخفضة وجودة المنتج ؛ يكون تأثير التشحيم للأكمام المكسوة بالنحاس أفضل ، ويمكن الحصول على جودة سطح أفضل لأنبوب سبائك التيتانيوم ، لكن مادة الغلاف المكسو بالنحاس كبيرة ، والحزمة متصلة بسطح أنبوب سبائك التيتانيوم تم حذفه. الغلاف النحاسي يستهلك الكثير من الأحماض ، والذي من السهل أن يتسبب في تلوث البيئة.

(2) الثقب التقليدي (نوع مان) + عملية الدرفلة على البارد: هناك العديد من عمليات الدرفلة على البارد ، وكفاءة الإنتاج منخفضة للغاية ، وهناك حاجة إلى عدة تمريرات ، وتشوه الممرات صغير ، واستهلاك الطاقة في التلدين بين الممرات عالية ، والتخليل يلوث البيئة. هذه العملية مناسبة فقط لتدحرج أنابيب التيتانيوم والسبائك النقية ذات مقاومة منخفضة للتشوه ، ولا يمكن لف أنابيب سبائك التيتانيوم عالية القوة (مثل TC4). يبلغ عائد هذه العملية حوالي 75٪.

وفقًا لخصائص مواد سبائك التيتانيوم ، من خلال التحكم في معلمات العملية مثل درجة حرارة التدحرج ، ومعدل تخفيض القطر الكلي ، ومعامل الإهليلجيه ، ومعدل التشوه ، ومعدل التخفيض الأمامي والتحكم في التجويف ، وما إلى ذلك ، واستقرار العملية برمتها مضمونة ، وجودة السطح الداخلي والخارجي مضمونة. ، دقة الأبعاد ومختلف مؤشرات الأداء تلبي متطلبات العملية بشكل كامل. تتمتع تقنية التحضير بالمزايا التالية:

① تهدف هذه التقنية إلى مقاومة التشوه العالية لسبائك التيتانيوم. من خلال التحسين المبتكر لمطاحن الثقب ذات التدحرج المتقاطع وطواحين الدرفلة متعددة الوظائف ومخفضات التوتر الجزئي المزدوجة السلسلة ، تزداد قوة التدحرج للمحرك الرئيسي ويتم التسخين من خلال فرن دائري. تم اعتماد نظام التحكم الذكي في درجة الحرارة وجهاز النقل السريع بين عمليات التثقيب والدرفلة على الساخن والتحجيم والتصحيح لتقليل معدل انخفاض درجة حرارة الفراغ إلى الحد الأدنى لضمان مرونة كافية والتكيف مع خصائص نطاق درجة حرارة التشوه الضيق لـ سبائك التيتانيوم.

② هذه العملية مناسبة بشكل خاص لدرفلة وتشكيل أنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير. يمكن أن يصل القطر الخارجي إلى φ530mm ، ويغطي سمك الجدار 5-36mm ، ويمكن أن يصل طول المنتج إلى 12 مترًا أو أكثر. بالمقارنة مع عملية الدرفلة على البارد + بالبثق وعملية الحفر والتثقيب ، تقل تكلفة معالجتها بأكثر من 50٪ ؛ بالمقارنة مع عمليات الحفر والتثقيب التقليدية ، تم زيادة معدل استخدام أنابيب سبائك التيتانيوم بأكثر من 40٪ ؛ بالمقارنة مع عملية التشكيل بالبثق التقليدية ، يتم مضاعفة كفاءة الإنتاج. لقد حقق كفاءة عالية وتكلفة منخفضة ، ويتغلب على عنق الزجاجة التقني لإنتاج أنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير عن طريق درفلة منحرفة ثنائية الأسطوانة لسبائك التيتانيوم. بناءً على تقدم العملية ونضج التكنولوجيا ، يمكن أن يصل معدل العائد إلى 95٪.

آفاق التطبيق والتطوير لأنابيب سبائك التيتانيوم ذات القطر الكبير

في الوقت الحاضر ، يشمل التيتانيوم المستخدم في معدات السفن المحلية بشكل أساسي: المكثف الرئيسي للغواصة ، وخزان إطلاق طوربيد من سبائك التيتانيوم ، ومبرد طارئ لنظام الدائرة الأولية للطاقة النووية PWR ، وقبة السونار ، ومروحة سبائك التيتانيوم ، وأنبوب عادم دخان محرك الديزل ونظام أنابيب البحر ، نظام الأنابيب ذات الصلة ونظام صمام المضخة ، غلاف الضغط العميق الغاطس والنظام الإضافي. المواصفات النموذجية لأنابيب مياه البحر: φ308x4mm ، φ285x5mm ؛ نظام أنابيب مياه البحر الرئيسي للسفن: φ12.7 ~ 304.8mm.

نظرًا للكثافة المنخفضة ومقاومة التآكل والقوة العالية لسبائك التيتانيوم والتيتانيوم ، يمكن تقليل وزن الجهاز بشكل كبير. لذلك ، على الرغم من أن سبائك التيتانيوم والتيتانيوم أكثر تكلفة من حيث سعر الوحدة ، إلا أنه بعد تقليل الوزن الإجمالي للمعدات ، فإن سبائك التيتانيوم والتيتانيوم على العكس من ذلك ، لن تكون المدخلات الجنسية أعلى بكثير من المواد الأخرى ، وحتى أقل من مواد اخرى. أنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم لها آفاق تطبيق ضخمة. مع النضج والترويج لتقنية الإنتاج عالية الكفاءة وقصيرة التدفق ومنخفضة التكلفة ، يمكن استبدال العديد من تطبيقات أنابيب النحاس وسبائك النحاس بأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم.

① في بناء السفن ، تعتبر الأنابيب المستخدمة في السفن وناقلات النفط الكبيرة مجال تطبيق مهم لأنابيب سبائك النحاس. تشمل أنابيب سبائك النحاس للسفن بشكل أساسي أنابيب النحاس BFe30-1-1 و BFe10-1-1 وأنابيب الألمنيوم النحاسية HAl77-2. نظرًا لأن معظم وسيط الاتصال في البحر عبارة عن مياه البحر ، يجب أن تتمتع الأنابيب بمقاومة ممتازة للتآكل بمياه البحر وخصائص ميكانيكية وتكنولوجية عالية. تستخدم أجهزة التبادل الحراري للهندسة البحرية أنابيب النحاس وسبائك النحاس. على سبيل المثال ، تشمل أنابيب التبادل الحراري البحرية الأخرى بشكل أساسي: مبردات الزيت ، ومبردات المياه ، وسخانات مياه التغذية لمحركات الديزل ، والمولدات ، والأنظمة المساعدة الأخرى. تختلف مواصفات هذه المنتجات.

construction يتطلب بناء السفن ذات الحمولة الكبيرة والهندسة البحرية معدات أنابيب عالية الدقة ومضادة للتآكل ذات قطر أكبر لزيادة النقل الأساسي والإزاحة. في نفس الوقت ، يجب استخدام دقة الأبعاد العالية لضمان إحكام التثبيت العالي لتجميع خطوط الأنابيب. من المفهوم أن الحد الأقصى لقطر أنابيب النحاس والنيكل غير الملحومة مثل منصات إنتاج النفط والبحرية ذات القطر الكبير في ألمانيا وكوريا الجنوبية ودول أخرى قد وصل إلى φ520mm أو أكثر.

مع التعميق التدريجي لاستراتيجية الطاقة البحرية لبلدي&# 39 ؛ يستمر الطلب على الأنابيب غير الملحومة ذات القطر الكبير والقوة العالية والمقاومة للتآكل في الزيادة في مجالات المعدات البحرية والنفط والغاز البحري التنقيب والتطوير الميداني والسفن. سيؤدي الإنتاج الواسع النطاق للأنابيب غير الملحومة ذات القطر الكبير من سبائك التيتانيوم والترويج الصناعي وتطبيق تكنولوجيا التحضير عالية الكفاءة والعملية القصيرة والتكلفة المنخفضة إلى تلبية الطلب المنخفض التكلفة في السوق&لمنتجات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. في الوقت نفسه ، فإن التركيز الحالي لصناعة التيتانيوم ليس مرتفعًا. يجب على المصنّعين أن يتعاونوا بنشاط مع وحدات صياغة وتصميم المعايير الوطنية ، والكليات والجامعات ، ومستخدمي المصب ، وغيرهم من مصنعي المعدات الداعمة ذات الصلة لإنشاء تكنولوجيا تيتانيوم وطنية ومنصة خدمة شبكة اقتصادية لتشكيل العمل معًا لتعزيز تطوير سوق سبائك التيتانيوم ، والسعي جاهدين للحصول على دعم سياسي ومالي من الدولة لزيادة تعزيز التطبيق الأوسع لأنابيب سبائك التيتانيوم.

نيكول