鈦合金材料在傳統(tǒng)上是一種航空材料,但也可用于海上作業(yè)。航空工業(yè)每年消耗全球用鈦量的一半以上,而其他方面的消耗則分別為幾個(gè)百分點(diǎn)。非航空應(yīng)用領(lǐng)域有:化工、醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)器材及其他一些應(yīng)用。
2000年共消耗56000噸,另外還有29000噸用于鈦鐵生產(chǎn)。
近海工業(yè)目前大約消耗全球用鈦量的5%,主要用于石油和天然氣工業(yè)。這方面需求低的主要原因是鈦的價(jià)格昂貴,海綿鈦的市場(chǎng)價(jià)格為5~7美元/公斤。
盡管鈦在海上作業(yè)方面應(yīng)用已有20年左右,但主要進(jìn)展開始于這10年,主要用于石油和天然氣的近??碧?。
由于鈦可抵御海水侵蝕,因而多用于海上平臺(tái)或水下。它主要用于管道系統(tǒng),作為壓載箱、冷卻、防火等,此外還用于鉆機(jī)管道、錐形連接、立管、流送管和閥門等。
氧化鈦薄膜可在高達(dá)130℃下抵御海水侵蝕。鈦還可以防止80℃以下的海水裂隙侵蝕,而不銹鋼的此項(xiàng)功能只限于10℃,此外鈦還對(duì)碳?xì)浠衔锛霸偷扔锌刮g作用。鈦的防腐性能使其海上應(yīng)用壽命長(zhǎng),這點(diǎn)至關(guān)重要,因?yàn)楹I闲迯?fù)作業(yè)是非常耗時(shí)、費(fèi)錢的。
減重和強(qiáng)度對(duì)于建造海上平臺(tái)非常重要。鈦可以有鋼的強(qiáng)度,但重量?jī)H為其55%。
鈦很柔韌,而且易于整形;這種特性組合對(duì)于漸縮應(yīng)力接頭和鋼立管是非常需要的,因?yàn)樗鼈儽仨毟鶕?jù)海的運(yùn)動(dòng)方向隨時(shí)調(diào)節(jié)位置。
對(duì)于海面平臺(tái)的水上部分,材料使用壽命不像水下應(yīng)用那么重要。如果一項(xiàng)工程只需3~5年,則碳鋼完全滿足需要,因?yàn)樗阋说枚唷5菍?duì)于長(zhǎng)達(dá)20~30年的工程,則更應(yīng)使用鈦。鈦在水下使用壽命可長(zhǎng)達(dá)50年之久,這使一項(xiàng)工程的整個(gè)周期中無需大的維護(hù)。因此,鈦的應(yīng)用應(yīng)著重于海下應(yīng)用。
深海油田主要位于歐洲北海,這是鈦海上作業(yè)用途的最大市場(chǎng)。目前一個(gè)海上平臺(tái)要使用30~500噸鈦,而且這只包括平臺(tái)海上部分。在北海的南部,鉆探深度達(dá)70米,而且使用固定平臺(tái)。在北海的北部,鉆探深度已達(dá)1000米,采用浮動(dòng)平臺(tái),這是一個(gè)潛在的開發(fā)領(lǐng)域。
歐洲鈦廠家是這方面的領(lǐng)先者,挪威的公司則是鈦在海上作業(yè)方面的主要經(jīng)營者。例如挪威的Alba公司在1999年為澳大利亞的Laminaria工程生產(chǎn)了用于海上的最大鈦鑄件。這個(gè)用于海水的閥門由二級(jí)商業(yè)純鈦制成,重2750公斤、長(zhǎng)2210毫米、高1499毫米。俄羅斯的澤連諾哥爾斯克鑄造廠提供鑄件。
最新的一項(xiàng)歐洲工程是挪威的Kristin開發(fā)計(jì)劃。去年年底挪威公司又給Satoil石油公司提供了鈦管和配件。Satoil公司表明,今后6年間將為鈦管和配件花費(fèi)1.59億美元。估計(jì),Kristin工程將耗費(fèi)150~200噸鈦。
除歐洲外,鈦主要將用于墨西哥灣的深海鉆探,印尼和非洲的某些工程以及南加里弗尼亞的地?zé)峁こ獭?/p>
另外一項(xiàng)涉及金屬本身的開發(fā)計(jì)劃是由碳化硅纖維和鈦合金組成的復(fù)合材料。這是一種很輕、強(qiáng)度好的耐高溫材料。Ti-MMC可以替代鋼部件,可耐600℃高溫,而且重量?jī)H及鋼的一半。Ti-MMC可用于制造深??箟喝萜鳌?/p>
更便宜的鈦會(huì)拉近與商界的距離,采用電解工藝據(jù)稱成本只為Kroll工藝的1/4,但進(jìn)行工業(yè)規(guī)劃生產(chǎn)還有很大距離。British Titanium公司正籌建一個(gè)中試工廠,可批量生產(chǎn)30公斤鈦。更廉價(jià)的鈦將擴(kuò)大其海上應(yīng)用及其他應(yīng)用。在未來的10年,隨著石油、天然氣的開發(fā),鈦在海上作業(yè)方面應(yīng)用會(huì)增大。這一市場(chǎng)盡管不是很大,但對(duì)鈦卻有重要意義。
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