Application et développement de tuyaux en alliage en titane de grand diamètre pour une utilisation marine

Ces dernières années, la Chine a entrepris de nombreux projets importants, notamment des navires navals, des plates-formes de forage pétrolier offshore, du dessalement de l'eau de mer et des îles artificielles. Ces projets ont conduit à une augmentation substantielle de la demande de tuyaux métalliques à haute résistance et résistants à la corrosion utilisés dans des équipements à grande échelle dans ces champs. En raison de l'environnement marin complexe et sévère (par exemple, forte corrosion, typhons, forte convection, températures élevées, haute pression et encrassant biologique), la résistance à la corrosion des tuyaux métalliques est de la plus haute importance. Le titane et ses alliages, avec leur résistance élevée, leur ténacité, leurs propriétés non magnétiques, leur faible densité et leur excellente résistance à la corrosion, sont des matériaux idéaux pour des équipements marins à grande échelle.

Une utilisation approfondie a montré que les systèmes de tuyaux en acier à faible teneur en alliage ont une durée de vie de 1 à 2 ans et que les systèmes de tuyaux Cu / Ni ne durent que de 6 à 8 ans, tous deux en deçà des exigences de vie de conception pour les pipelines d'eau de mer. Le titane, avec sa résistance élevée, sa ténacité, sa force spécifique, son poids léger, ses propriétés non magnétiques et sa résistance à l'eau de mer et à la corrosion atmosphérique marine, a une durée de vie de corrosion supérieure à 120 000 heures et une durée de vie de plus de 60 ans. Dans des conditions marines sévères, la durée de vie des matériaux en alliage de titane dépasse de loin celui des autres matériaux métalliques. De plus, ils peuvent être recyclés à 100% sans danger après la fin de leur durée de vie, ce qui en fait le meilleur choix de matériau pour l'équipement marin.

Caractéristiques de l'équipement marin

1. De grandes structures métalliques : l'équipement marin se compose de grandes structures métalliques avec un tonnage important, des coûts d'investissement élevés et des pertes de dommages substantiels.
2. Conditions complexes et sévères : ces systèmes sont complexes, multifonctionnels et fonctionnent dans des conditions difficiles, nécessitant des techniques de construction à haute fiabilité et sophistiquées.
3. Longévité des matériaux : prolonger la durée de vie des matériaux est crucial pour assurer l'intégrité, la fiabilité et la sécurité des équipements et structures marins, favorisant la conservation des ressources et le développement durable.
4. Performances améliorées : l'amélioration des performances des équipements marins implique d'améliorer la résistance à la corrosion, la légèreté, en utilisant des matériaux à haute résistance et à haute queue, la fiabilité et l'efficacité économique de l'ensemble du cycle de vie du produit.

Avantages des tuyaux en alliage en titane

Les alliages de titane ont une série de propriétés importantes, y compris le point de fusion élevé, la faible densité, la haute résistance, la résistance à la corrosion, la supraconductivité, la mémoire de forme et le stockage d'hydrogène. Ces propriétés rendent les alliages de titane largement utilisés dans les domaines aérospatial, marin, nucléaire, médical, chimique, métallurgie, électronique, sport, loisirs et de construction. Les alliages de titane sont connus sous le nom de "Third Metal", "Aerial Metal" et "Marine Metal". Les tuyaux, utilisés pour le transport des médias gazeux et liquides, sont des produits fondamentaux dans divers secteurs économiques nationaux. Les tuyaux en alliage en titane, avec leur résistance à la corrosion légère et excellente, trouvent des applications approfondies dans les moteurs d'aviation, le vaisseau spatial, les pipelines de pétrole, l'équipement chimique, la construction marine et les plates-formes offshore. Il s'agit notamment des centrales côtières, de l'extraction et du transport du pétrole et du gaz offshore, le dessalement de l'eau de mer, la production de produits chimiques marins, la production d'alcalins et de sel, et l'équipement de raffinage du pétrole, de vastes perspectives prometteuses.

Développement technique

La promotion de l'application de matériaux en titane est une direction de développement technologique clé pour la construction navale et l'équipement d'ingénierie maritime. Les pays développés utilisent largement les tuyaux en alliage en titane dans les équipements d'ingénierie maritime, améliorant la sécurité et la fiabilité de ces systèmes, réduisant la taille et le poids de l'équipement, et en prolongeant considérablement la durée de vie en réduisant les dommages aux équipements et la fréquence de maintenance.

Caractéristiques de traitement des tuyaux en alliage en titane

Les alliages de titane ont deux types différents: le tube sans couture en titane et le tube soudé en titane ont une faible plasticité à température ambiante et une résistance à une forte déformation, mais elles présentent une bonne plasticité et une résistance à la déformation plus faible dans les régions de phase α + β et β. Par conséquent, la formation et la fabrication de matériaux en alliage de titane ou la préparation de divers profils (plaques, tiges, tuyau Ti, etc.) nécessitent du chauffage à proximité du point de transition de phase.

Les alliages de titane ont tendance à réagir chimiquement avec l'oxygène, l'azote, le carbone et d'absorber l'hydrogène à des températures élevées, ce qui diminue fortement leurs performances de déformation et affecte leurs propriétés de service. De plus, en raison de la faible conductivité thermique des alliages de titane, le chauffage de gros billettes entraîne souvent des différences de température transversales significatives, ce qui les rend sujets à la fissuration pendant la déformation. De plus, la plage de températures de déformation pour les alliages de titane est étroite et sensible aux taux de déformation, nécessitant généralement une déformation à des taux bas. La vitesse de refroidissement après déformation a un impact direct sur la structure d'équilibre à température ambiante et les propriétés de service des composants. Par conséquent, il est crucial de maintenir une température constante de déformation ou de prendre des mesures pour réduire le taux de diminution de la température pendant la déformation pour assurer une plasticité suffisante.