(1. 소개
지구 표면적의 약 71%를 차지하는 바다는 풍부한 자원을 함유하고 있습니다. 바다를 우리의 거대한 부의 원천으로 하여 바다를 개발·활용하는 것은 오랜 세월 사람들의 노력의 방향 중 하나가 되어 왔습니다. 그러나 바닷물은 약 3.5%의 염분 함량으로 인해 부식성이 있습니다. 또한 해양의 일부 생물학적 오염도 해수의 부식을 가속화합니다.
티타늄은 우수한 물리적 특성과 안정적인 화학적 특성을 가진 소재입니다. 티타늄 및 그 합금은 강도가 높고 비중이 작으며 해수 부식 및 해양 대기 부식에 강하여 해양 공학 응용 분야의 요구 사항을 잘 충족시킬 수 있습니다. 티타늄 산업계와 해양 공학 응용 연구자들의 수년간의 노력 끝에 티타늄은 근해 석유 및 가스 개발, 항구 건설, 연안 발전소, 해수 담수화, 선박, 해양 어업 및 해양 열 에너지 분야에서 널리 사용되었습니다. 변환. 이제 해양 공학용 티타늄은 티타늄 토목 응용 분야의 주요 분야 중 하나가 되었습니다.
(II) 신청현황
2.1 해양 석유 및 가스 개발
석유는 한 나라 경제의 생명줄입니다. 세계의 회수 가능한 석유 매장량은 3000억 톤으로 추산되며 그 중 해저 석유 매장량은 약 1300억 톤입니다. 잠수함 기름의 개발은 20세기 초에 시작되었습니다. 연안에서 먼 바다로, 얕은 바다에서 심해로 발전하는 과정을 거쳤습니다. 기술 조건과 물질 개발의 제약으로 처음에는 해안에서 얕은 바다까지 직접 확장되는 석유 및 천연 가스 매장량이 개발될 수 있었습니다. 1980년대 이후 에너지 위기와 기술의 진보에 힘입어 해양 석유 탐사 및 개발이 급속하게 발전했으며 해양 석유 개발은 대륙붕까지 급속히 진행되어 점차 새로운 해양 석유 산업 부문을 형성했습니다. 해양 시추 플랫폼은 해저 석유 및 가스 탐사 및 개발의 작업 기지이며 해저 석유 및 가스 개발 기술 수준을 표시합니다. 해양 석유 생산 장비는 주로 원유 생산 플랫폼 및 원유 냉각기, 오일 라이저, 펌프, 밸브, 조인트 및 고정 장치와 같은 보조 장비를 포함합니다. 이 장치는 해수 및 원유의 황화물, 암모니아, 염소 및 기타 매체와 접촉합니다. 이러한 매체에서 티타늄의 우수한 내식성으로 인해 미국은 1970년대 초 유전에서 티타늄으로 만든 해양 석유 플랫폼 기둥을 사용했으며 티타늄을 사용하여 튜브형 열교환기와 판형 열교환기를 제작했습니다. 히터. 티타늄 쉘 및 튜브 열교환기는 해수를 냉각 매체로 사용하여 유정에서 펌핑된 고온 증기/오일 혼합물을 냉각합니다. 티타늄 판형 열교환기는 해수를 냉각 매체로 사용하여 탄소강 열교환기의 원유를 냉각시키는 담수를 냉각합니다. 미국은 북해의 석유 굴착 장치에 약 100개의 티타늄 열교환기를 사용합니다. 영국 스코틀랜드 애버딘에 있는 Hunting Oilfield Services에서 주문한 티타늄 부품은 노르웨이에서 Conoco의 Heidrum 프로젝트를 위한 세계 최초의 티타늄 고압 라이저 샤프트라고 합니다.
석유 티타늄 합금 티타늄 드릴링 파이프는 수명이 길고 무게가 스테인레스 스틸의 절반에 불과하지만 사용 유연성은 스테인레스 스틸의 두 배이며 서비스 수명은 강철의 10 배입니다. 이러한 우수한 특성으로 인해 티타늄은 원형에 가까운 깊은 우물을 뚫기 어려운 드릴링에 탁월한 재료입니다. 티타늄 드릴 파이프를 포함한 복합 드릴링 도구는 드릴링 시간을 크게 단축하고 전체 드릴링 비용을 줄일 수 있습니다. 2000년에 미국의 GrantPrideco, RTI Energy Systems 및 Torch Drilling Services는 산업 적용을 위해 티타늄 드릴 파이프를 처음 사용했습니다. GrantPrideco 및 RTI Energy Systems에서 생산 및 공급하는 티타늄 드릴 파이프에는 GrantPrideco Anti-Fatigue의 강철 도구 조인트도 있습니다. 조인트는 가볍고 사용이 유연하며 티타늄 드릴 파이프를 견고하고 강하게 만듭니다.
해수 파이프라인 시스템은 해저 석유 개발의 필수 불가결한 부분입니다. 티타늄은 해수에 대한 내식성이 높기 때문에 수명이 강철 시스템의 10배입니다. 따라서 티타늄 파이프 라인 시스템의 비용은 Cu-Ni 시스템에 비해 비용 효율적입니다. 의. Active Metals of America와 Precision Tube Technology는 공동으로 Titanium Tube Technology Company를 설립하여 대구경 티타늄 합금 튜브를 생산했습니다. 이 파이프에 사용된 합금은 Ti-3Al-2.5V 합금이며 직경은 650mm, 벽 두께는 22-25mm, 길이는 350m입니다. 미국의 또 다른 회사는 길이 15m, 외경 600mm, 벽두께 25mm의 이음매 없는 티타늄 합금 파이프를 사용하여 거의 500m에 가까운 길이의 라이저 파이프를 압출 성형으로 제작했으며, 이는 해양 시추 플랫폼에 사용되었습니다. 라이저 튜브의 무게를 절반으로 줄일 수 있어 안정기 비용을 크게 줄일 수 있으며 파괴 인성이 높고 피로 수명이 길다고 합니다.
자료 보고에 따르면 미국 북해 유전 개발 사업에서 선박의 부유체 장치와 해저의 고정 장치에 사용되는 티타늄의 양이 기존에 비해 증가한 것으로 나타났다. 24개의 부유체 장치 및 64개의 해저 고정 장치에 대한 티타늄 재료의 수요는 50-100안전 보호 장치, 50-100연결 장치, 400-1000일반 리프팅 장비 및 드릴 파이프의 경우 1400-4200t. 해양 석유 탐사 플랫폼의 생물학적 오염으로 인한 구조 부품의 부식은 매우 심각합니다. 미국의 한 회사는 플랫폼의 부품을 보호하기 위해 광산 플랫폼에 티타늄 파이프로 만들어진 긴 케이싱을 사용합니다.
지난 몇 년 동안 석유 시추 및 해양 생산 작업에서 티타늄 합금 부품의 사용이 눈에 띄게 증가했습니다. 티타늄 합금 구성 요소를 사용하면 석유 시추를 통해 더 높은 온도와 부식성이 높은(즉, 염분이 많은) 생산 환경을 포함하여 더 깊은 물과 더 깊은 우물에 접근할 수 있습니다.
이러한 유형의 응용 분야에는 TC4 티타늄 로드(Ti-6Al-4V) 기반 합금이 포괄적인 성능 측면에서 가장 적합하고 가장 저렴한 비용입니다. 해수 파이프라인 시스템은 해저 석유 개발의 필수 불가결한 부분입니다. 티타늄은 해수에 대한 내식성이 높기 때문에 수명이 강철 시스템의 10배입니다. 따라서 티타늄 파이프 라인 시스템의 비용은 Cu-Ni 시스템보다 비용 효율적입니다. 의. Active Metals of America와 Precision Tube Technology는 공동으로 Titanium Tube Technology Company를 설립하여 대구경 티타늄 합금 튜브를 생산했습니다. 이 파이프에 사용된 합금은 TA18(Ti-3Al{9}}.5V) 합금으로 직경 650mm, 벽 두께 22-25mm, 길이 350m, 해저 석유 탐사에 사용할 계획인 파이프 무게 80-90t . 미국의 또 다른 회사는 길이 15m, 외경 600mm, 벽두께 25mm의 이음매 없는 티타늄 합금 파이프를 사용하여 거의 500m에 가까운 길이의 라이저 파이프를 압출 성형으로 제작했으며, 이는 해양 시추 플랫폼에 사용되었습니다. 라이저 튜브의 무게를 절반으로 줄일 수 있어 안정기 비용을 크게 줄일 수 있으며 파괴 인성이 높고 피로 수명이 길다고 합니다.
실습을 통해 Ti{0}}Al{1}}V(Gr.{2}}TC4) 합금이 파이프 드릴링에 가장 적합한 재료임이 입증되었습니다. 드릴링 응용 분야에서는 항복 강도와 피로 강도가 가장 중요합니다. 따라서 틈새 요소가 특히 낮은 두 개의 Gr.5 합금은 보다 중요한 동적 리프팅 장치에 적합합니다. 사용온도가 75~80도를 초과할 경우 틈새부식이나 응력부식을 방지하기 위해 루테늄을 함유한 Gr29 합금을 사용한다.
가장 일반적으로 사용되는 구성 요소에는 해양 드릴링 호이스트, 드릴 파이프, 원추형 응력 조인트(TSJ) 및 티타늄/스틸 하이브리드 호이스트가 포함됩니다.
티타늄 펌프, 밸브, 조인트, 패스너, 클램프 및 예비 부품과 같은 소형 티타늄 부품은 석유 시추 플랫폼에 널리 사용되었습니다. 티타늄 합금은 또한 해외 연안 석유 탐사 벌채 장비의 껍질에 널리 사용됩니다.
2.2 항구 건물
티타늄은 표면에 두께가 1{6}}nm 이하인 산화막을 가지고 있습니다. 부식성 환경에서 매우 안정적이며 공기, 해수 및 해양 환경에 대한 내식성이 우수합니다. 현재 다양한 해양환경에 가장 적합한 원료입니다. 일본은 혼수에서 시코쿠까지의 다리, 도쿄만을 가로지르는 다리, 간사이 공항, 부유식 기름 저장 기지 등 해양 개발을 활발히 진행하고 있습니다. 건설성 및 일본 철강협회가 오이가와 강 해수면에서 실시한 노출시험 및 보사키 부유식 해상에서 교통성 및 강관말뚝협회에서 실시한 각종 방식노출시험 조사보고서 모래 받침대도 티타늄이 가장 적합한 재료임을 보여주었습니다. 우수한 부식 방지 특성 외에도 티타늄은 해수 환경에 용해된 이온이 거의 없고 독성이 없으며 환경 오염에 대해 걱정할 필요가 없다는 장점도 있습니다. 일본은 또한 해수 세굴에서 티타늄-강 복합 재료를 사용하여 초대형 부유식 해양 구조물을 건설했습니다. 도쿄만 횡단 고속도로 건설에서 교각의 방말 몸통으로 티타늄 재료를 사용했으며 각 교각의 티타늄 강 복합 재료는 0.9t입니다. 이미 사용 중이거나 계획 중인 대형 수상 해양 구조물에는 공항, 항만 물류 기지, 스포츠 시설 등이 있습니다.
2.3 해안 발전소
해수를 종합적으로 활용하는 것은 해양공학의 중요한 프로젝트 중 하나입니다. 연안 발전소의 콘덴서는 다량의 해수를 활용하는 장치입니다. 연안 발전소에서 사용되는 티타늄은 주로 콘덴서에 사용되는 티타늄입니다. 응축기는 해수를 냉각수로 사용하고 해수에는 진흙 모래, 부유 물질, 해양 생물 및 각종 부식성 물질이 많이 포함되어 있기 때문에 해수와 하천수가 교차하는 담수에서는 상황이 더욱 심각합니다. 기존의 콘덴서는 해수의 다양한 부식으로 인해 종종 심하게 손상되는 구리 합금 튜브를 사용합니다. 티타늄은 해수, 특히 오염된 해수에서 내식성이 우수하며, 특히 고속 침식 내식성이 우수합니다.
2.4 해수담수화장치
"물은 생명의 근원이다." 현재 물 부족은 전 세계를 괴롭히는 문제가 되었습니다. 세계 인구의 약 25%는 식수를 충분히 마실 수 없습니다. 세계의 육지 하천과 지하수 자원은 산업 발전의 요구를 충족시키는 것과는 거리가 멀다. 따라서 해수담수화는 미래 인류가 담수자원을 해결하는 효과적인 방법이 될 것이다.
국내외 해수담수화 발전의 관점에서 볼 때 주로 증류법과 역삼투법의 두 가지 방법이 있다. 전자는 해수를 가열하여 기화시킨 다음 증기를 응축하여 담수를 얻는 것입니다. 후자는 바닷물을 가압하여 그 안의 담수가 특수 막을 통과하고 염분을 보유하여 담수를 얻도록 하는 것입니다. 초기 해수 담수화 장치는 구리 합금, 탄소강 및 기타 재료를 사용했습니다. 이러한 재료는 해수 부식에 강하지 않고 생산 효율이 낮기 때문에 해수 내식성이 우수한 티타늄으로 빠르게 대체되었습니다. 해수 담수화에서 티타늄의 주요 용도는 담수화 플랜트의 히터 열 전달 튜브입니다. 담수화 플랜트의 주요 생산국은 미국과 일본입니다. 2004년까지 세계에는 15개 이상의{2}} 담수화 플랜트가 건설되었거나 건설 중이며 매일 약 3,200만 톤의 담수를 생산합니다. 일본 회사는 3,200톤의 티타늄 튜브를 사용하여 일일 생산량 30톤의 담수와 10톤의 일일 평균 생산량을 제공하는 10개의 증류 장치를 사우디아라비아에 건설했습니다. 107톤의 티타늄.
우리 나라의 천진, 산둥 및 기타 지역에서 해수담수화 플랜트를 건설했거나 건설 중입니다. 예를 들어, 톈진의 해수 담수화를 위한 예비 계획은 2007년까지 매일 500{1}톤의 담수를 생산하고 2010년까지 700{4}}톤의 담수를 생산하는 것입니다. 약 250톤의 티타늄이 Tianjin 및 Shandong의 해수 담수화 프로젝트에 사용될 것입니다.
2.5 선박
티타늄 및 그 합금은 해수 및 해양 대기에서 부식에 강하고 가벼운 비중, 고강도, 내충격성, 비자성, 음향 전달 및 작은 팽창 계수로 인해 우수한 선박 재료로 간주됩니다. 최근 몇 년 동안 선박에 티타늄을 적용하는 것이 많은 주목을 받았습니다. 여러 나라의 해군과 조선 산업도 선박에 티타늄을 적용하는 것을 중시하고 여러 등급의 해양 티타늄 합금을 개발했습니다. 티타늄 및 그 합금은 선체 구조, 심해 탐사선 및 해저 압력 선체, 파이프, 밸브, 방향타, 샤프트 브래킷, 액세서리, 프로펠러 및 동력 구동 장치의 추진기와 같은 선박에 널리 사용됩니다. 샤프트, 열교환기, 냉각기, 선체 소나 슈라우드 등.
선박의 선체에 티타늄을 처음 적용한 것은 구소련의 알파급 잠수함이었습니다. 그 후 티타늄은 인공 또는 무인 심해 연구와 심해 지원 잠수함에 사용되었습니다. 산업용 순수 티타늄은 일반 구조 부품에 사용되며 Ti-6Al{4}}V 합금은 압력 용기에 사용됩니다. 보고서에 따르면 선체 구조에 티타늄을 사용하면 선체 자체의 무게를 줄이고 유효 적재 중량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 유지 보수를 줄이고 선박의 수명을 연장할 수 있습니다. 알루미늄 합금, 연강 및 기타 선체 구조 재료는 일반적으로 10년 이내에 유지 보수가 필요하지만 티타늄 재료는 유지 보수 및 수리가 거의 필요하지 않으며 수명을 20년에서 30~40년으로 연장할 수 있습니다.
심해 탐사선용 티타늄 합금에 대한 일본의 연구는 결실을 맺었습니다. 3명의 작업자를 수용할 수 있는 거의 모든 "Deep-Sea 6500" 압력 챔버는 티타늄 합금을 사용합니다. 이것은 Mitsubishi Heavy Industries Kobe Shipyard의 오랜 노력의 결과입니다. 잠수함은 많은 양의 티타늄을 사용합니다. 예를 들어, 잠수 깊이 900m의 핵잠수함은 최대 3500t의 티타늄을 사용합니다.
2.6 해양어업
보도에 따르면 일본의 수산업은 어업에서 양식업으로 바뀌었고, 라이언피쉬, 가자미, 장어 등을 인위적으로 양식하고 있다. 인공 육종 기술에서는 특정 해수 온도를 유지하기 위해 티타늄 금속 메쉬와 티타늄 튜브 열교환기가 널리 사용됩니다. 우리나라 복건성 연안지역에서 그루퍼 인공재배가 실현되었고, 사용된 티타늄 판형 재배바구니는 그루퍼 양식에 탁월한 효과를 가져왔습니다.
2.7 해양 열에너지 변환
해양에는 조석에너지, 파도에너지, 온도차에너지, 해류에너지, 염차에너지 등 거대한 에너지가 있다. 전 세계적으로 에너지 부족이 심화됨에 따라 사람들은 해양 에너지의 개발과 활용에 더 많은 관심을 갖게 될 것입니다. 열전 및 조력 발전 프로젝트가 연구 개발되었습니다. 화력발전의 원리는 해수면의 고온 해수를 이용하여 암모니아나 프레온을 기화시켜 터빈을 구동시켜 전기를 생산하고 심해의 저온 해수를 이용하여 기화된 암모니아를 냉각시키는 것이다. 또는 프레온을 사용하여 연속 사이클 열 기관 시스템을 형성합니다.
열전발전의 주요 장비는 증발기, 응축기, 해수흡입관, 루프 등으로 내식성 뿐만 아니라 암모니아, 불소 내식성도 요구된다. 티타늄 및 그 합금은 해수 내식성이 우수할 뿐만 아니라 암모니아 및 불소에 의한 부식에도 강하므로 티타늄이 가장 이상적인 재료입니다.
티타늄관 증발기와 콘덴서는 미국과 일본의 화력발전소에서 사용되고 있으며 좋은 결과를 얻고 있습니다.
(iii) 전망
티타늄의 신흥 토목 시장으로서 해양 공학은 최근 몇 년 동안 빠르게 발전했습니다. 세계 에너지 위기가 더욱 심화됨에 따라 세계 각국은 많은 인력과 물적 자원을 투자하여 해저 석유 자원 및 기타 광물 자원을 개발할 것입니다. 전 세계적으로 담수 부족 추세에 따라 모든 연안 국가는 바닷물을 사용하여 담수를 생산할 것입니다. 점점 더 치열해지는 각종 군사력의 해군 장비 경쟁은 티타늄 및 티타늄 합금 소재와 떼려야 뗄 수 없는 관계입니다. 따라서 해양 공학에서 티타늄 및 그 합금의 적용은 점점 더 광범위해질 것입니다. 해양 공학용 티타늄은 티타늄 소재의 더 큰 응용 시장이 될 것으로 예상됩니다.
자세한 내용은 당사에 문의하십시오. 고맙습니다
니콜
회사: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
국가: 중국
추가: Baoti 도로, Jintai, Baoji 시, 산시, 중국
셀: 플러스 86 13369210920
웹사이트:www.jm-titanium.com
