鈦合金材料在傳統上是一種航空材料,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)。非航空應用領(lǐng)域有:化工、醫療和運動(dòng)器材及其他一些應用。
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)方面應用已有20年左右,但主要進(jìn)展開(kāi)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或水下。它主要用于管道系統,作為壓載箱、冷卻、防火等,此外還用于鉆機管道、錐形連接、立管、流送管和閥門(mén)等。
氧化鈦薄膜可在高達130℃下抵御海水侵蝕。鈦還可以防止80℃以下的海水裂隙侵蝕,而不銹鋼的此項功能只限于10℃,此外鈦還對碳氫化合物及原油等有抗蝕作用。鈦的防腐性能使其海上應用壽命長(cháng),這點(diǎn)至關(guān)重要,因為海上修復作業(yè)是非常耗時(shí)、費錢(qián)的。
減重和強度對于建造海上平臺非常重要。鈦可以有鋼的強度,但重量?jì)H為其55%。
鈦很柔韌,而且易于整形;這種特性組合對于漸縮應力接頭和鋼立管是非常需要的,因為它們必須根據海的運動(dòng)方向隨時(shí)調節位置。
對于海面平臺的水上部分,材料使用壽命不像水下應用那么重要。如果一項工程只需3~5年,則碳鋼完全滿(mǎn)足需要,因為它便宜得多。但是對于長(cháng)達20~30年的工程,則更應使用鈦。鈦在水下使用壽命可長(cháng)達50年之久,這使一項工程的整個(gè)周期中無(wú)需大的維護。因此,鈦的應用應著(zhù)重于海下應用。
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)海上平臺要使用30~500噸鈦,而且這只包括平臺海上部分。在北海的南部,鉆探深度達70米,而且使用固定平臺。在北海的北部,鉆探深度已達1000米,采用浮動(dòng)平臺,這是一個(gè)潛在的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。
歐洲鈦廠(chǎng)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(yíng)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(mén)由二級商業(yè)純鈦制成,重2750公斤、長(cháng)2210毫米、高1499毫米。俄羅斯的澤連諾哥爾斯克鑄造廠(chǎng)提供鑄件。
最新的一項歐洲工程是挪威的Kristin開(kāi)發(fā)計劃。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1.59億美元。估計,Kristin工程將耗費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熱工程。
另外一項涉及金屬本身的開(kāi)發(fā)計劃是由碳化硅纖維和鈦合金組成的復合材料。這是一種很輕、強度好的耐高溫材料。Ti-MMC可以替代鋼部件,可耐600℃高溫,而且重量?jì)H及鋼的一半。Ti-MMC可用于制造深??箟喝萜?。
更便宜的鈦會(huì )拉近與商界的距離,采用電解工藝據稱(chēng)成本只為Kroll工藝的1/4,但進(jìn)行工業(yè)規劃生產(chǎn)還有很大距離。British Titanium公司正籌建一個(gè)中試工廠(chǎng),可批量生產(chǎn)30公斤鈦。更廉價(jià)的鈦將擴大其海上應用及其他應用。在未來(lái)的10年,隨著(zhù)石油、天然氣的開(kāi)發(fā),鈦在海上作業(yè)方面應用會(huì )增大。這一市場(chǎng)盡管不是很大,但對鈦卻有重要意義。
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