Razvoj pomorske nafte in plina
Nafta je gospodarska rešilna bilka države. Ocenjuje se, da je nadomestljivih naftnih virov 300 milijard ton, od tega približno 130 milijard ton naftnih zalog na morju. Razvoj nafte na morju se je začel v začetku 20. stoletja. Njegov razvoj je šel skozi proces od morja do morja, od plitvega morja do globokega morja. Omejeno s tehničnimi pogoji in materialnim razvojem je sprva mogoče izkoriščati le nahajališča nafte in zemeljskega plina, ki segajo neposredno od obale do plitvega morja. Od osemdesetih let prejšnjega stoletja sta se zaradi energetske krize in tehnološkega napredka spodbudila raziskovanje in razvoj nafte na morju hitro razvijala, razvoj nafte na morju pa je hitro napredoval do epikontinentalnega pasu in postopoma oblikoval nov sektor naftne industrije na morju. Platforma za vrtanje na morju je delovna osnova za izvajanje raziskovanja in izkoriščanja nafte in plina na morju, ki označuje raven tehnologije razvoja nafte in plina na morju. Oprema za proizvodnjo nafte na morju vključuje predvsem ploščadi za proizvodnjo nafte in pomožno opremo, pomožna oprema pa vključuje hladilnike surove nafte, dvižne cevi za olje, črpalke, ventile, spoje in objemke. Ta oprema je v stiku z morsko vodo in sulfidi, amoniakom, klorom in drugimi mediji v surovi nafti. Ker ima titan odlično korozijsko odpornost v teh medijih, so Združene države Amerike v zgodnjih 1970-ih uporabile stebre naftnih ploščadi na morju iz titana na svojih naftnih poljih, titan pa so uporabile tudi za izdelavo lupinasto-cevnih toplotnih izmenjevalnikov in ploščnih toplotnih izmenjevalnikov. Titanovi toplotni izmenjevalniki uporabljajo morsko vodo kot hladilni medij za hlajenje visokotemperaturne mešanice plina/olja, pridobljene iz naftne vrtine. Ploščati toplotni izmenjevalniki iz titana uporabljajo tudi morsko vodo kot hladilni medij za hlajenje sveže vode, ki se uporablja za hlajenje surove nafte v toplotnih izmenjevalnikih iz ogljikovega jekla. Združene države uporabljajo približno 100 titanovih toplotnih izmenjevalcev na vrtalnih ploščadih za naftna polja v Severnem morju. Deli iz titana, ki jih je naročil Hunting Oilfield Services v Aberdeenu na Škotskem v Združenem kraljestvu, naj bi bili prvi visokotlačni dvižni jaški iz titana na svetu, uporabljeni v projektu Heidrum podjetja Continental Petroleum Company (Conoco) na Norveškem.
Titanove vrtalne cevi iz titanove zlitine nafte imajo dolgo življenjsko dobo, tehtajo le polovico nerjavečega jekla, vendar so dvakrat bolj prožne od nerjavečega jekla in imajo 10-krat daljšo življenjsko dobo kot jeklo. Zaradi teh odličnih lastnosti je titan material za vrtanje težkih, skoraj okroglih, globokih naftnih vrtin. Kombinirana vrtalna orodja, ki vsebujejo titanove vrtalne cevi, lahko močno skrajšajo čas vrtanja in zmanjšajo skupne stroške vrtanja. GrantPrideco, RTI Energy Systems in Torch Drilling Services v Združenih državah Amerike so leta 2000 prvič uporabili titanove vrtalne cevi za industrijsko uporabo. Titanove vrtalne cevi, ki jih proizvajata in dobavljata GrantPrideco in RTI Energy Systems, so opremljene tudi z jeklenimi orodnimi spoji, ki jih zagotavlja GrantPrideco Anti-Fatigue. . Ta spoj je lahek, prilagodljiv pri uporabi in lahko naredi titanovo vrtalno cev močno in robustno.
Cevovodni sistem za morsko vodo je nepogrešljiv del pridobivanja nafte na morju. Ker ima titan visoko korozijsko odpornost proti morski vodi in je njegova življenjska doba 10-krat daljša od jekla, so stroški cevnega sistema iz titanove zlitine stroškovno učinkoviti v primerjavi s sistemom Cu-Ni. Active Metals iz Združenih držav in Precision Tube Technology sta skupaj ustanovila podjetje za tehnologijo titanovih cevi za proizvodnjo cevi iz titanove zlitine velikega premera. V tej cevi je uporabljena zlitina Ti-3Al-2.5V zlitina s premerom 650 mm, debelino stene 22-25 mm, dolžino 350 m in težo { {10}}t. Načrtovano je, da se bo uporabljalo za pridobivanje nafte na morju. Drugo ameriško podjetje je uporabilo brezšivno cev iz titanove zlitine dolžine 15 m, zunanjega premera 600 mm in debeline stene 25 mm, da je z iztiskanjem izdelalo skoraj 500 m dolgo navpično jaškovo cev, ki je bila uporabljena v vrtalni ploščadi na morju. Rečeno je, da je težo te navpične cevi jaška mogoče prepoloviti, s čimer se močno zmanjšajo stroški balasta. Poleg tega ima tudi visoko lomno žilavost in dolgo življenjsko dobo ob utrujenosti.
Glede na podatkovna poročila se je v projektu razvoja naftnega polja v Severnem morju v Združenih državah povečala količina titana, uporabljenega v ladijskih plavajočih napravah in fiksnih napravah na morskem dnu, v primerjavi s prej. Povpraševanje po materialih iz titana za 24 plavajočih naprav na krovu in 64 fiksnih naprav na morskem dnu je: 50-100t za zaščitne naprave, 50-100t za priključne naprave, 400-1000t za splošno opremo za dviganje in 1400-4200t za vrtalne cevi. Korozija strukturnih delov, ki jo povzroča biološka kontaminacija na naftnih proizvodnih ploščadih na morju, je zelo resna. Ameriško podjetje uporablja dolgo ohišje iz titanovih cevi na proizvodni ploščadi za zaščito delov na ploščadi.
V zadnjih nekaj letih se je uporaba delov iz titanove zlitine pri vrtanju nafte in obalnih proizvodnih operacijah znatno povečala. Deli iz titanove zlitine omogočajo vrtanju nafte v globlje vode in globlje naftne vrtine, vključno z višjimi temperaturami in močno korozivnimi (tj. slanimi) proizvodnimi okolji.
Za takšne aplikacije je glede na celovito zmogljivost uporabna zlitina na osnovi titanove palice TC4 (Ti-6Al-4V) in ima nizke stroške. Cevovodni sistem za morsko vodo je nepogrešljiv del pridobivanja nafte na morju. Ker ima titan visoko korozijsko odpornost proti morski vodi in je njegova življenjska doba 10-krat daljša od jekla, so stroški cevnega sistema iz titana stroškovno učinkoviti v primerjavi s sistemom Cu-Ni. Podjetje Active Metals iz Združenih držav Amerike in Precision Tube Technology Company sta skupaj ustanovila podjetje za tehnologijo titanovih cevi za proizvodnjo cevi iz titanove zlitine velikega premera. Zlitina, uporabljena v tej cevi, je zlitina TA18 (Ti-3Al-2.5V) s premerom 650 mm, debelino stene 22-25 mm, dolžino 350 m in cev, ki tehta 80-90t. Načrtovano je, da se bo uporabljalo za pridobivanje nafte na morju. Drugo ameriško podjetje je uporabilo brezšivno cev iz titanove zlitine z dolžino 15 m, zunanjim premerom 600 mm in debelino stene 25 mm, da je z iztiskanjem izdelalo skoraj 500 m dolgo navpično jaškovo cev, ki je bila uporabljena v vrtalni ploščadi na morju. Rečeno je, da je težo te navpične cevi jaška mogoče prepoloviti, s čimer se močno zmanjšajo stroški balasta. Poleg tega ima tudi visoko lomno žilavost in dolgo življenjsko dobo ob utrujenosti.
Praksa je dokazala, da je zlitina Ti-6Al-4V (Gr.5_TC4) najboljši material za vrtanje cevi. Kot uporaba vrtanja sta meja tečenja in utrujenostna trdnost pomembni. Zato sta dve zlitini Gr.5 s posebej nizkimi intersticijskimi elementi primerni za bolj kritične dinamične dvižne naprave. Ko delovna temperatura preseže 75-80 stopinj, se za preprečitev korozije v razpokah ali napetostne korozije uporabi zlitina Gr29, ki vsebuje rutenij. Običajno uporabljene komponente vključujejo dvižne naprave za obalno vrtanje, vrtalne cevi, stožčaste napetostne spoje (TSJ) in mešane dvižne naprave iz titana/jekla.
Majhni deli iz titana, kot so titanove črpalke, ventili, spoji, pritrdilni elementi, napeljave in rezervni deli, se pogosto uporabljajo na ploščadih za proizvodnjo nafte. Titanove zlitine se pogosto uporabljajo tudi v lupinah tujih instrumentov za raziskovanje nafte na morju in odkrivanje vrtin.
Gradnja pristanišča
Titanov material ima na svoji površini oksidni film z debelino največ 10nm. Je zelo stabilen v korozivnem okolju in ima odlično korozijsko odpornost na zrak, morsko vodo in morsko okolje. Trenutno je surovina, ki se lahko prilagodi različnim morskim okoljem. Japonska je močno razvila ocean, kot je most od Honšuja do Šikokuja, cesta, ki prečka Tokijski zaliv, letališče Kansai in plavajoča baza za skladiščenje nafte. Preskus izpostavljenosti, ki sta ga izvedla japonsko ministrstvo za gradbeništvo in Steel Club na reki Oi, ter različni testi izpostavljenosti proti koroziji, ki sta jih izvedla ministrstvo za promet in združenje Steel Pipe Pile na pomolu Hasaki Drifting Sand Pier, prav tako kažejo, da je titan primeren material. Poleg odlične protikorozijske učinkovitosti ima titan tudi prednosti zelo malo raztopljenih ionov v okoljih z morsko vodo in ni potrebe po skrbi za onesnaževanje okolja. Japonska je prav tako zgradila super veliko plavajočo pomorsko strukturo z uporabo kompozitnih materialov iz titana in jekla na območjih, kjer se morska voda umiva; pri gradnji ceste Tokyo Bay Crossing Road so bili titanovi materiali uporabljeni kot debla, odporna proti brizganju, za mostne stebre, količina titana, uporabljena za vsak mostni steber, pa je 0,9 t. Velike plavajoče pomorske zgradbe, ki so bile uporabljene ali načrtovane, vključujejo letališča, pristaniške logistične baze, športne objekte itd.
Obalna elektrarna
Celovita izraba morske vode je eden od pomembnih projektov v pomorskem strojništvu. Kondenzator obalne elektrarne je naprava, ki uporablja veliko količino morske vode. Titan, ki se uporablja v obalnih elektrarnah, se uporablja predvsem v kondenzatorjih. Ker kondenzator kot hladilno vodo uporablja morsko vodo, morska voda pa vsebuje veliko količino blata, suspendiranih snovi, morskih organizmov in raznih jedkih snovi, je situacija resnejša v sladki slani vodi, kjer se izmenjujeta morska in rečna voda. Tradicionalni kondenzatorji uporabljajo cevi iz bakrovih zlitin, ki so pogosto močno poškodovane zaradi različne korozije v morski vodi. Titan ima dobro odpornost proti koroziji v morski vodi, zlasti v onesnaženi morski vodi, njegova odpornost proti visoki hitrosti in koroziji v morski vodi pa je še posebej izjemna.
Naprava za razsoljevanje morske vode
"Voda je vir življenja." Trenutno je pomanjkanje vodnih virov postalo problem, ki pesti svet. Približno 25 % svetovnega prebivalstva nima zadostnih virov pitne vode. Kopenske reke in viri podzemne vode na svetu še zdaleč ne izpolnjujejo potreb industrijskega razvoja. Zato bo v prihodnosti razsoljevanje morske vode učinkovit način za ljudi pri reševanju virov sladke vode.
