Meriöljyn ja -kaasun kehittäminen
Öljy on maan taloudellinen elinehto. Talteenotettavia öljyvaroja on arvioitu olevan 300 miljardia tonnia, josta offshore-öljyvarat ovat noin 130 miljardia tonnia. Offshore-öljyn kehitys alkoi 1900-luvun alussa. Sen kehitys on käynyt läpi prosessin offshoresta offshoreen, matalasta merestä syvään mereen. Teknisten olosuhteiden ja materiaalikehityksen rajoittamana voidaan aluksi hyödyntää vain suoraan rannikolta matalaan mereen ulottuvia öljy- ja maakaasuesiintymiä. 1980-luvulta lähtien, energiakriisin ja tekniikan kehityksen vauhdittamana, offshore-öljyn etsintä ja kehitys ovat kehittyneet nopeasti, ja offshore-öljyn kehitys on edennyt nopeasti mannerjalustalle muodostaen vähitellen uuden offshore-öljyteollisuuden sektorin. Offshore-porausalusta on pohjana öljyn ja kaasun offshore-etsinnän ja -käytön toteuttamiselle, mikä merkitsee offshore-öljyn ja kaasun kehitysteknologian tasoa. Offshore-öljyntuotantolaitteet sisältävät pääasiassa öljyntuotantoaluksia ja apulaitteita, ja apulaitteita ovat raakaöljyn jäähdyttimet, öljyn nousuputket, pumput, venttiilit, liitokset ja puristimet. Nämä laitteet ovat kosketuksissa meriveden ja sulfidien, ammoniakin, kloorin ja muiden raakaöljyn väliaineiden kanssa. Koska titaanilla on erinomainen korroosionkestävyys näissä väliaineissa, Yhdysvallat käytti öljykentillä 1970-luvun alussa titaanista offshore-öljyalustan pilaria ja myös titaania kuori- ja putkilämmönvaihtimien ja levylämmönvaihtimien valmistukseen. Titaanivaippa-putkilämmönvaihtimet käyttävät merivettä jäähdytysväliaineena öljykaivosta uutetun korkean lämpötilan kaasu-öljyseoksen jäähdyttämiseen. Titaanilevylämmönvaihtimissa käytetään myös merivettä jäähdytysväliaineena hiiliteräslämmönvaihtimien raakaöljyn jäähdyttämiseen käytetyn makean veden jäähdyttämiseen. Yhdysvallat käyttää noin 100 titaanilämmönvaihdinta Pohjanmeren öljykenttien porauslautoilla. Hunting Oilfield Servicesin Aberdeenista, Skotlannista, Isosta-Britanniasta tilaamat titaaniosat ovat maailman ensimmäiset titaaniset korkeapaineiset nousuakselit, joita käytettiin Norjan Continental Petroleum Companyn (Conoco) Heidrum-projektissa.
Öljy-titaaniseoksesta valmistettujen titaaniporausputkien käyttöikä on pitkä, ne painavat vain puolet ruostumattomasta teräksestä, mutta ne ovat kaksi kertaa joustavampia kuin ruostumaton teräs, ja niiden käyttöikä on 10 kertaa teräksen käyttöikä. Nämä erinomaiset ominaisuudet tekevät titaanista materiaalin vaikeiden, lähes pyöreiden syvien öljykaivojen poraukseen. Yhdistetyt poraustyökalut, jotka sisältävät titaaniporaputken, voivat lyhentää porausaikaa huomattavasti ja pienentää porauksen kokonaiskustannuksia. GrantPrideco, RTI Energy Systems ja Torch Drilling Services Yhdysvalloissa käyttivät titaaniporaputkia teollisiin sovelluksiin ensimmäisen kerran vuonna 2000. GrantPridecon ja RTI Energy Systemsin valmistama ja toimittama titaaniporaputki on myös varustettu GrantPrideco Anti-Fatiguen toimittamilla terästyökaluliitoksilla. . Tämä liitos on kevyt, joustava käytössä ja voi tehdä titaaniporaputkesta vahvan ja tukevan.
Merivesiputkijärjestelmä on välttämätön osa offshore-öljyntuotantoa. Koska titaanilla on korkea meriveden korroosionkestävyys ja sen käyttöikä on 10 kertaa teräksen käyttöikä, titaaniseosputkijärjestelmän hinta on kustannustehokas verrattuna Cu-Ni-järjestelmään. Yhdysvaltalainen Active Metals ja Precision Tube Technology ovat yhdessä perustaneet titaaniputkiteknologiayrityksen valmistamaan halkaisijaltaan suuria titaaniseosputkia. Tässä putkessa käytetty metalliseos on Ti-3Al-2,5 V metalliseos, jonka halkaisija on 650 mm, seinämän paksuus 22-25 mm, pituus 350 m ja paino { {10}}t. Sitä on tarkoitus käyttää offshore-öljyntuotantoon. Toinen amerikkalainen yritys käytti saumatonta titaaniseoksesta valmistettua putkea, jonka pituus oli 15 m, ulkohalkaisija 600 mm ja seinämän paksuus 25 mm, tehdäkseen lähes 500 m pitkän pystysuoran akseliputken suulakepuristamalla, jota on käytetty offshore-porausalustalla. Sanotaan, että tämän pystysuoran akseliputken paino voidaan puolittaa, mikä vähentää huomattavasti painolastin kustannuksia. Lisäksi sillä on myös korkea murtolujuus ja pitkä väsymisikä.
Tietojen mukaan Pohjanmeren öljykenttien kehitysprojektissa Yhdysvalloissa laivojen kelluvissa laitteissa ja merenpohjan kiinteissä laitteissa käytetyn titaanin määrä on kasvanut aikaisempaan verrattuna. Titaanimateriaalien kysyntä 24 kelluvaan laitteeseen aluksella ja 64 kiinteään laitteeseen merenpohjassa on: 50-100t suojalaitteisiin, 50-100t liitäntälaitteisiin, 400-1000t yleisiin nostolaitteisiin , ja 1400-4200t poraputkille. Biologisen saastumisen aiheuttama rakenneosien korroosio offshore-öljyntuotantoalustoilla on varsin vakavaa. Yhdysvaltalainen yritys käyttää tuotantoalustalla pitkää titaaniputkista valmistettua koteloa suojatakseen alustan osia.
Viime vuosina titaaniseososien käyttö öljynporaus- ja rannikkotuotantotoiminnassa on lisääntynyt merkittävästi. Titaaniseoksesta valmistetut osat mahdollistavat öljynporauksen pääsyn syvemmille vesille ja syvemmille öljylähteille, mukaan lukien korkeammat lämpötilat ja voimakkaasti syövyttävät (eli suolaiset) tuotantoympäristöt.
Tällaisissa sovelluksissa, kun otetaan huomioon kattava suorituskyky, TC4-titaanitanko (Ti-6Al-4V) on sopiva ja edullinen. Merivesiputkijärjestelmä on välttämätön osa offshore-öljyntuotantoa. Koska titaanilla on korkea meriveden korroosionkestävyys ja sen käyttöikä on 10 kertaa teräksen käyttöikä, titaaniputkijärjestelmän hinta on kustannustehokas verrattuna Cu-Ni-järjestelmään. Yhdysvaltalainen Active Metals Company ja Precision Tube Technology Company perustivat yhdessä titaaniputkiteknologiayrityksen valmistamaan halkaisijaltaan suuria titaaniseoksesta valmistettuja putkia. Tässä putkessa käytetty seos on TA18 (Ti-3Al-2.5V) metalliseos, jonka halkaisija on 650 mm, seinämän paksuus 22-25 mm, pituus 350 m ja putki, jonka paino on 80-90t. Sitä on tarkoitus käyttää offshore-öljyntuotantoon. Toinen amerikkalainen yritys käytti saumatonta titaaniseoksesta valmistettua putkea, jonka pituus oli 15 m, ulkohalkaisija 600 mm ja seinämän paksuus 25 mm, tehdäkseen lähes 500 m pitkän pystysuoran akseliputken suulakepuristamalla, jota on käytetty offshore-porausalustalla. Sanotaan, että tämän pystysuoran akseliputken paino voidaan puolittaa, mikä vähentää huomattavasti painolastin kustannuksia. Lisäksi sillä on myös korkea murtolujuus ja pitkä väsymisikä.
Käytäntö on osoittanut, että Ti-6Al-4V (Gr.5_TC4) -seos on paras materiaali putkien poraukseen. Poraussovelluksena myötölujuus ja väsymislujuus ovat tärkeitä. Siksi kaksi Gr.5-seosta, joissa on erityisen vähän välielementtejä, sopivat kriittisempiin dynaamisiin nostolaitteisiin. Kun käyttölämpötila ylittää 75-80 astetta, rakokorroosion tai jännityskorroosion estämiseksi käytetään ruteenipitoista Gr29-seosta. Yleisesti käytettyjä komponentteja ovat rannikkoporauksen nostolaitteet, porausputket, kartiojännitysliitokset (TSJ) ja titaanin/teräksen sekoitettu nostolaitteet.
Pieniä titaaniosia, kuten titaanipumppuja, venttiilejä, liitoksia, kiinnikkeitä, kiinnikkeitä ja varaosia, on käytetty laajalti öljyntuotantoalustoilla. Titaaniseoksia käytetään myös laajasti ulkomaisten offshore-öljyn etsintä- ja kaivojen havaitsemisinstrumenttien kuorissa.
Sataman rakentaminen
Titaanimateriaalin pinnalla on oksidikalvo, jonka paksuus on enintään 10nm. Se on erittäin vakaa syövyttävässä ympäristössä ja sillä on erinomainen korroosionkestävyys ilmaa, merivettä ja meriympäristöä vastaan. Se on tällä hetkellä raaka-aine, joka sopeutuu erilaisiin meriympäristöihin. Japani on kehittänyt voimakkaasti valtamerta, kuten siltaa Honshusta Shikokuun, Tokyo Bay Crossing Roadia, Kansain lentoasemaa ja kelluvaa öljyvarastopaikkaa. Japanin rakennusministeriön ja Steel Clubin Oi-joella tekemä altistustesti sekä liikenneministeriön ja Steel Pipe Pile Associationin Hasaki Drifting Sand Pier -laiturilla tekemät erilaiset korroosionestotestit osoittavat myös, että titaani on sopiva materiaali. Erinomaisen korroosionestokykynsä lisäksi titaanilla on myös erittäin vähän liuenneita ioneja merivesiympäristöissä, eikä sinun tarvitse huolehtia ympäristön saastumisesta. Japani on myös rakentanut erittäin suuren kelluvan merirakenteen käyttämällä titaani-teräskomposiittimateriaaleja meriveden pesualueilla; Tokyo Bay Crossing Roadin rakentamisessa titaanimateriaaleja käytettiin roisketiivisinä siltapilareina ja kullekin siltalaiturille on käytetty 0,9 tonnia titaania. Suuria kelluvia merirakennuksia, joita on käytetty tai suunnitteilla, ovat lentokentät, satamalogistiikkatukikohdat, urheilutilat jne.
Rannikkovoimala
Meriveden kokonaisvaltainen hyödyntäminen on yksi tärkeimmistä meritekniikan hankkeista. Rannikkovoimalan lauhdutin on laite, joka käyttää suuren määrän merivettä. Rannikkovoimaloissa käytettävää titaania käytetään pääasiassa lauhduttimissa. Koska lauhdutin käyttää jäähdytysvetenä merivettä ja merivedessä on runsaasti mutaa, suspendoitunutta ainetta, meren eliöitä ja erilaisia syövyttäviä aineita, tilanne on vakavampi makeassa suolaisessa vedessä, jossa merivesi ja jokivesi vuorottelevat. Perinteisissä lauhduttimissa käytetään kupariseosputkia, jotka vaurioituvat usein pahoin meriveden erilaisten korroosioiden vuoksi. Titaanilla on hyvä korroosionkestävyys merivedessä, erityisesti saastuneessa merivedessä, ja sen nopea eroosio ja korroosionkestävyys merivedessä on erityisen erinomainen.
Meriveden suolanpoistolaite
"Vesi on elämän lähde." Tällä hetkellä vesivarojen puutteesta on tullut maailmaa vaivaava ongelma. Noin 25 prosentilla maailman väestöstä ei ole riittävästi juomavesivaroja. Maailman maajoet ja pohjavesivarat ovat kaukana teollisuuden kehittämisen tarpeista. Siksi meriveden suolanpoisto on tulevaisuudessa tehokas tapa ihmisille ratkaista makean veden resurssit.
