Açık Deniz ve Denizcilik Uygulamaları için Titanyum

Mühendisliğin tüm alanlarında, özellikle denizcilik ve açık deniz sektörlerinde, tasarımcılar, imalatçılar ve son kullanıcılar, sürekli genişleyen uygulama yelpazesi için titanyumu değerlendirmeye her zamankinden daha hazırdır. Bugün, açık denizde hizmet veren binlerce ton titanyum varken, maliyet, kullanılabilirlik ve üretimle ilgili eski ve yanlış kavramların, titanyumun denizcilik ve endüstriye getirdiği tüm mükemmel faydaları kendileri için açıkça görebilen mühendislere önyargılı davranması her zamankinden daha az olasıdır. açık deniz operasyonları. Titanyum 'egzotik' bir metal değildir, nispeten ucuzdur ve yaygın olarak bulunabilmektedir. Çok sayıda tedarikçi ve imalatçı düzenli olarak, metalin imalatının ve kaynaklanmasının çoğu alaşımlı çelik ve nikel alaşımından daha kolay ve daha ucuz olduğunu vurgulayan fiyatlarla bileşen ve ekipman tedarik etmektedir. Gerçek şu ki deniz suyu uygulamalarında titanyumun sunduğu performansa ekonomik veya teknik olarak yaklaşabilecek başka bir malzeme yoktur.

Titanyum çelik kadar dayanıklı olmasına rağmen %45 daha hafiftir. Titanyumun yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu ve korozyon direnci, maliyetin azaltılmasına olumlu katkıda bulunur. Açık deniz platformları için ağırlık tasarrufu büyük önem taşıyor. Üst taraftaki ağırlıkta bir tonluk bir azalma, deniz altı ceketindeki çelikten 100 ££,000, 1 milyon NOK'dan fazla tasarruf sağlar. Gerilebilir bacak platformları (TLP'ler) dahil olmak üzere yarı suya daldırılabilir platformlardaki ağırlığın tamamı aynı derecede kritiktir; asılı ağırlıktaki azalma, platform yapısında, yüzdürmede ve bağlama sisteminde 3 ila 5 kat ağırlık azalmasıyla eşleştirilebilir. Hızlı feribotlarda ağırlığın azaltılması, yakıt tüketiminin azalmasıyla birlikte taşıma kapasitesinin ve hızın artmasına katkıda bulunan kritik bir faktördür.

Titanyum korozyona izin vermez, bu nedenle ekipman mekanik dayanıklılık ve kullanım açısından minimum gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlanabilir. Titanyumun çok kirli deniz suyunda, açık denizde üretilen sıvılarda ve birkaçı dışında üretilmeyen tüm sıvılarda bile olağanüstü korozyon direnci, metalin kararlı, dayanıklı ve kalıcı oksit filminden kaynaklanmaktadır. 130 dereceye kadar sıcaklıktaki akan veya statik deniz suyunda, titanyum yüzeyler korozyona karşı dayanıklıdır ve yaygın olarak kullanılan diğer metallerin ve alaşımların hızla bozulmasına neden olan koşullarda erozyona karşı dayanıklıdır. Titanyum, bazı paslanmaz çeliklerin 10 dereceyle sınırlı olduğu deniz suyunda en az 70 dereceye kadar çatlak korozyonuna karşı dayanıklıdır.

Korozyona dirençli görevler için daha az kullanışlı alaşımların seçiminde geçmişte yapılan pahalı hatalardan dersler iyi öğrenilmiştir. Açık denizde yenileme maliyeti, karadaki benzer bir tesisin maliyetinin birkaç katıdır. Aynı şekilde askeri ve ticari gemilere ekipman arızası ve plansız kesintiler nedeniyle uygulanan cezalar da giderek artıyor.

Titanyumun başlangıçtan itibaren spesifikasyonu, uygun maliyetli tasarım, imalat, kurulum ve kullanımla birleştiğinde güvenli ve güvenilir performansta temel bir unsurdur. Bu, yüksek kullanılabilirlik ve azaltılmış bakım maliyetlerinin önemli bir gereklilik olduğu gemiler ve diğer gemiler için olduğu kadar, 70 yıla kadar hizmet ömrü için planlanan açık deniz kurulumları için de geçerlidir. Titanyum genellikle ilk maliyette rekabetçi olacak, ancak güvenilir bir şekilde en düşük sahip olma maliyetini sunacak ve her zaman yaşam döngüsü maliyet yarışmasının kazananı olacaktır.

Titanyum Alaşımlarının Doğal ve Kirli Deniz Suyunda Diğer Alaşımlara Göre Korozyon Performansı

1. Kirlilik düzeyine/deniz suyu kimyasına bağlıdır
2. 7,11,12, 16,17,20,21,24, 28,29 sınıfları en az 200 dereceye dayanıklı
3. Standart Derece 5 sonlu duyarlılığa sahiptir, Derece 23 (ELI) ise geliştirilmiş K1SCC değerlerine sahiptir

TİTANYUM AÇIK DENİZ – GÜNCEL UYGULAMALAR

Titanyum ve titanyum alaşımlarının açık denizdeki uygulamalarının sayısı ve çeşitliliği artmaya devam ediyor. Yirmi yıl önce klorlama sistemleri ve ısı eşanjörlerinde birkaç yüz kiloyu geçmeyen toplam tüketim, artık başta deniz suyu ve proses sıvısı yönetim sistemleri ve ısı eşanjörleri olmak üzere üç bin tona yaklaşıyor. Bu ana uygulamalar, birçoğu platform işletimi ve güvenliği açısından kritik olan çok çeşitli çeşitli görevlerle tamamlanmaktadır.

Deniz suyu kullanımına yönelik paslanmaz çelik ve bakır bazlı alaşımların devam eden arızalarından endişe duyan açık deniz mühendisleri giderek daha fazla titanyuma yöneldi. Titanyum rekabetçi ve istikrarlı fiyatlarla mevcuttur ve imalat endüstrisi deneyiminin ve özellikle denizcilik ve açık deniz endüstrilerinin ihtiyaç duyduğu borular, bağlantı parçaları ve sistemler olmak üzere geniş bir yelpazedeki titanyum ürünlerini tedarik etme kapasitesinin büyümesi desteklenmektedir. Avrupa kimya, petrokimya ve enerji santrallerinin yanı sıra büyüyen açık deniz uygulamaları pazarına hizmet veren olgun bir titanyum imalatçıları topluluğu, AT Ülkelerinde uzun süredir varlığını sürdürmektedir. 1990'dan bu yana yaklaşık on beş Norveçli imalatçı, işleme, bükme ve kaynaklamanın tüm yönlerinde beceri kazanmak için nispeten kısa bir zaman harcayarak titanyum tedarik etme yeteneğini geliştirdi. İnce cidarlı titanyum boruların soğuk bükülmesinin geliştirilmesi, titanyum sistemlerinin genel rekabet gücünde bir atılım sağlamıştır.

Titanyumun Seçilmiş Açık Deniz Uygulamaları

Yüksek mukavemeti, yüksek tokluğu ve olağanüstü erozyon/korozyon direnci nedeniyle titanyum şu anda aşağıdaki amaçlarla da kullanılmaktadır:

• Denizaltı küresel vanaları
• Yangın pompaları
• Isı eşanjörleri
• Derin deniz denizaltıları için gövde malzemeleri
• Su jeti tahrik sistemleri
• Pervane milleri ve pervaneler
• Egzoz yığını gömlekleri
• Deniz Zırhı
• Sualtı manipülatörleri
• Yüksek mukavemetli bağlantı elemanları
• Yat donanımları
• Gemi soğutma ve boru sistemleri
• Gemi tasarımlarındaki diğer birçok bileşen.

Tamamen titanyumdan yapılmış ilk balıkçı teknesi 1998 yılında Japonya'da suya indirildi. 4,6 ton ağırlığındaki 12,5 m (41 ft.) uzunluğundaki gemi, geliştirilmiş yakıt verimliliğiyle 30 deniz mili hızla seyahat edebiliyor. Operasyonel maliyet tasarrufları arasında gövde boyamaya gerek olmaması ve biyolojik kirlenmenin daha kolay giderilmesi yer alıyor. Cam elyaf tekne gövdelerinin tekrar tekrar kirlenme ve temizleme nedeniyle giderek bozulması, Japon kıyı balıkçılığı filosu için süregelen bir cezadır.

YÜKSEK BASINÇ SİSTEMLERİ

Yükseltici borular, konik stres bağlantıları, üretim boruları ve gömlekleri, akış hatları ve benzeri yüksek basınç sistemleri, hizmet ömrü gereksinimleri uzadıkça ve operasyonel ve güvenlik talepleri daha titiz hale geldikçe, titanyumun çelik ve bağlı olmayan esnek borudan daha iyi performans gösterebileceği uygulamalar sağlar. Bu tür uygulamalarda titanyumun kullanılması kavramı yeni değildir.

1987 yılında Green Canyon sahasındaki Placid Oil için Meksika Körfezi'ne tam ölçekli bir konik stres bağlantısı sağlandı. Bağlantı noktası 1989 yılında geri alındı. Bu hizmet süresinin kısa olmasına rağmen, kurulumda en zorlu test koşullarından hiçbir şey eksik değildi. 1988 yılında iki haftadan fazla süren Körfez döngü akıntılarının oluşması nedeniyle 100 yıllık dalga yüküne maruz kalmıştır. Titanyum alaşımlı bağlantı hiçbir şekilde hasar görmeden hayatta kalmıştır ve bir süre depolamanın ardından yenilenmiş ve Ensearch için açık denizde kurulmuştur ( Garden Banks) Temmuz 1995'te. Oryx Neptune sahası için toplam on beş adet Ti-6Al-4V konik stres bağlantısı teslim edildi.
Titanyum konik stres bağlantıları (TSJ) tipik olarak uzunluğun yarısı ile üçte biri arasında, ağırlığın dörtte biri kadardır ve çelikteki fonksiyonel muadillerine göre daha ucuzdur.

Titanyum, daha ağır, daha maliyetli, bağlı olmayan esnek borulara göre tercih edilir, bu durumlarda:

• Gemiye veya platforma ağırlık yüklemesi kritik öneme sahiptir
• Üretim tarafı basıncı ve sıcaklığı<125°C
• Daha büyük boru çapları
• Derin sularda çökme sınırlamaları
• Performans güvenilirliği ve uzun servis ömrü kritik öneme sahiptir.

Titanyum, daha ağır, daha sert ve korozyona daha az dirençli çelik borulara göre aşağıdaki durumlarda tercih edilir:

• Gemi hareketleri harika ve deniz durumu şiddetli
• Yorulma ve bükülme gerilimleri potansiyel bir sorundur
• Girdap kaynaklı titreşim yorgunluğu potansiyel bir sorundur
• Gemiye veya platforma ağırlık yüklemesi kritik öneme sahiptir
• Sığ sular çelik yükselticilere yüksek bükülme yükleri getirir
• Aşındırıcı, sıcak tuzlu su ve ekşi sıvılar üretilir.

Açık denizdeki derin su petrol ve gaz sahalarının devam eden keşifleri, yükseltici boru malzemeleri için uzun vadeli teknik ve uygun maliyetli bir çözümün geliştirilmesine daha fazla önem vermektedir. Uygun mukavemet ağırlık oranı, esnekliği ve düşük yoğunluğu nedeniyle ilgi titanyuma yoğunlaşmıştır. Titanyum doğal deniz ortamını etkilemeyecek, etkileşime girmeyecek veya kirletmeyecektir.

Ağırlığın en aza indirilmesi, su derinliği arttıkça yüzer platformlar için giderek daha kritik bir sorun haline geliyor. Fiber takviyesiyle birlikte azaltılmış kalınlıkta bir titanyum astar kullanan kompozit yükselticilerin geliştirilmesi, tüm metal sistemlerle karşılaştırıldığında ağırlığın daha da azaltılmasına yönelik bir adımı işaret ediyor

Dünyanın ilk tamamı titanyum alaşımlı (Ti-6Al-4V ELI – ASTM Grade 23) yükselticisi, Heidrun gergi bacak platformundaki 400 metre uzunluğundaki sondaj yükselticisidir. Titanyum, her ikisi de geleneksel olarak çelik sondaj yükselticileriyle kullanılan, üst taraftaki ağırlığın önemli ölçüde azalmasını, gerdirme gereksinimlerinin azalmasını ve yüzdürme elemanlarının ve pahalı ve hantal esnek bağlantıların ortadan kaldırılmasını sağlar. Derece 23 aynı zamanda Asgard platformu için 711 mm (28 inç çap x 670 m (2.200 ft) uzunluğunda serbest asılı katerner kombine gaz ihracat ve yüzey pig fırlatma yükselticisi için aday gösterilen alaşımdır. Artan sıcaklık ve basınç, (Heidrun sondaj yükselticisi derecelendirilmiştir) 31 MPa'ya (4500 psi) kadar) ve çıkarılan gaz ve yağın uzun vadede 'ekşi' hale geleceği beklentisi, titanyumu çok çekici bir seçenek haline getirmektedir.Mevcut bağlanmamış esnek boru, tahmin edilen daha yüksek ürün sıcaklıklarına veya termal döngüye tolerans gösteremez. Titanyum alaşımları yelpazesi, 200 dereceyi aşan ürün sıcaklıklarıyla başa çıkma kabiliyetini içerir ve termal döngü sorun yaratmaz.

Planlanan ömrünün sonunda nispeten yüksek bir geri kazanım değerine sahip olan kullanılmış yükseltici boruların geri dönüştürülebilmesi, titanyumun avantajlı yaşam döngüsü maliyet denkleminde başka bir avantajdır.