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一、鈦合金在海洋工程上的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望

㈠、引言

占地球表面積約71% 的海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源， 開發(fā)海洋、利用海洋，讓海洋成為我們巨大財(cái)富的源泉， 這已成為人們多年來努力的方向之一。但是，由于海水中含有大約3.5% 的含鹽量，因此， 海水具有腐蝕性。此外， 海洋中的某些生物污染也加速了海水的腐蝕。

鈦是一種物理能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定的材料。鈦及其合金強(qiáng)度高、比重小， 耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕， 可以很好地滿足人們在海洋工程方面應(yīng)用的要求。經(jīng)過鈦業(yè)界人士和海洋工程應(yīng)用研究人員多年的努力， 鈦已經(jīng)在海洋油氣開發(fā)、海港建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化、船舶、海洋漁業(yè)及海洋熱能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在， 海洋工程用鈦已成為鈦民用應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。

㈡、應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 海洋油氣開發(fā)

石油是一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)命脈。據(jù)估計(jì)， 世界可開采的石油資源儲(chǔ)量為3000億噸， 其中海底石油儲(chǔ)量約為1300 億噸。海底石油的開發(fā)， 開始于20 世紀(jì)初。它的發(fā)展經(jīng)歷了從近海到遠(yuǎn)海、從淺海到深海的過程。受技術(shù)條件和材料發(fā)展的限制， .初只能開采從海岸直接向淺海延伸的石油、天然氣礦藏。20 世紀(jì)80 年代以來， 在能源危機(jī)和技術(shù)進(jìn)步的刺激下， 近海石油勘探與開發(fā)飛速發(fā)展， 海洋石油開發(fā)迅速向大陸架挺進(jìn)， 逐漸形成了嶄新的近海石油工業(yè)部門。海上鉆井平臺(tái)是實(shí)施海底油氣勘探和開采的工作基地， 它標(biāo)志著海底油氣開發(fā)技術(shù)的水平。海上石油開采設(shè)備主要包括采油平臺(tái)和附屬設(shè)備， 附屬設(shè)備有原油冷卻器、升油管、泵、閥、接頭和夾具等。這些設(shè)備均與海水及原油中的硫化物、氨、氯等介質(zhì)接觸。

由于鈦在這些介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性， 所以美國在上世紀(jì)70 年代初就在其油田中使用了鈦制造的近海石油平臺(tái)支柱， 同時(shí)用鈦制造了列管式換熱器和板式換熱器。鈦列管式換熱器利用海水作為冷卻介質(zhì)， 把從油井里抽出的高溫汽/ 油混合物冷卻。鈦板式換熱器也是利用海水作為冷卻介質(zhì)， 把碳鋼換熱器內(nèi)冷卻原油的淡水冷卻。美國在北海油田鉆井平臺(tái)上大約使用了100 個(gè)鈦熱交換器。位于英國蘇格蘭阿伯丁的亨廷油田服務(wù)公司訂購的鈦制部件據(jù)說是世界上..個(gè)鈦制高壓立管式豎井， 用于美國大陸石油公司（Conoco） 挪威的Heidrum 工程項(xiàng)目中。

石油鈦合金鈦鉆探管的使用壽命較長，其重量僅為不銹鋼的一半， 而使用靈活性卻是不銹鋼的二倍， 使用壽命為鋼的10 倍。這些優(yōu)異的性能使得鈦成為一種用于鉆探難度較大的近圓形、且深度深的油井的極佳材料。

包含有鈦鉆探管的組合鉆具可以極大地減少鉆探時(shí)間、降低鉆探總成本。美國的GrantPrideco 公司、RTI 能源系統(tǒng)公司及Torch 鉆探服務(wù)公司在2000 年..將鈦鉆探管用于工業(yè)應(yīng)用。GrantPrideco 公司和RTI 能源系統(tǒng)公司共同生產(chǎn)和供應(yīng)的鈦鉆探管還配有GrantPrideco 抗疲勞公司提供的鋼工具接頭。這種接頭的重量輕、使用靈活性好，且可以使鈦鉆探管堅(jiān)固結(jié)實(shí)。