海洋工程建設(shè)項(xiàng)目非“鈦設(shè)備”不可
鈦設(shè)備因其使用壽命長(zhǎng)，可以彌補(bǔ)投資成本高的問(wèn)題，所以大家都選擇鈦金屬而不是其他任何金屬是有緣由的。在海洋工程方面，鈦可用于海上油氣開發(fā)工程，包括檢測(cè)碳?xì)浠衔?，提取石油和將烴原料從油氣田中運(yùn)出的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)和海洋工程設(shè)施。
當(dāng)前受油氣行業(yè)商業(yè)發(fā)展的影響，海底暗礁的探測(cè)范圍變寬，深度已達(dá)到2000m。與海上實(shí)體工業(yè)相比較，海上油氣生產(chǎn)設(shè)備的操作環(huán)境要復(fù)雜的多，原因如下：石油、天然氣、鹵水、鉆井泥漿攜帶的氫硫化物、氧氣、二氧化碳和其他雜質(zhì)中產(chǎn)生的腐蝕介質(zhì)； 150~200℃高溫；介質(zhì)內(nèi)部的高壓；巨風(fēng)、海浪、北部冰原的壓力、地震活躍地區(qū)的地震荷載引發(fā)的強(qiáng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷。鈦合金能用于多種石油生產(chǎn)系統(tǒng)和裝備中。海洋水下設(shè)備包括：鉆桿、水下立管、深潛工程設(shè)備的機(jī)身和其他構(gòu)件；水上設(shè)備(平臺(tái))包括海水和飲用水系統(tǒng)，各種熱交換設(shè)備(蒸餾器、蒸汽發(fā)生器、冷凝器)、泵、消防系統(tǒng)和其他構(gòu)件。 歐洲的挪威和英國(guó)對(duì)鈦合金在近海開采等方面的研究最為透徹。如眾所周知位于挪威海的石油鉆井平臺(tái)使用了大量的鈦合金，每個(gè)平臺(tái)使用的鈦合金總量超過(guò)500噸。
俄羅斯很少在近海開采中使用鈦合金，但近來(lái)俄羅斯也開始積極開采位于北極圈和遠(yuǎn)東海溝的油氣。為了開采北極圈的石油和天然氣，俄羅斯和挪威達(dá)成戰(zhàn)略合作。挪威是俄羅斯的戰(zhàn)略伙伴，雙方共同開采北極的石油和天然氣。所以，鈦合金將在北極油氣田項(xiàng)目中得到更廣泛地使用。
在設(shè)計(jì)位于北極圈的“Pryrazlomnoje”油氣田開采平臺(tái)時(shí)，有提議采用350~400噸的鈦合金鋪設(shè)管道網(wǎng)絡(luò)，其中一部分管道表面進(jìn)行表面熱氧化處理，以保護(hù)平臺(tái)的鋼鐵結(jié)構(gòu)免于遭受電偶腐蝕。此外，將鈦應(yīng)用于鉆井的替換結(jié)構(gòu)也有很大優(yōu)勢(shì)。如在立管中使用鈦金屬可減小結(jié)構(gòu)體密度、增加浮力、甚至使下潛器在更深的地方工作。碳?xì)浠衔镩_采問(wèn)題隨著海洋深度和油氣儲(chǔ)層深度的增加而加劇。坐落于波羅的海的俄國(guó)凝析油田“Shtokmanovskoje”深度在280~380米，然而凝析油儲(chǔ)層卻分布在1800~2300米的深度中。由于鉆井作業(yè)需要在惡劣的地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)比強(qiáng)度、導(dǎo)熱率、耐磨性的要求會(huì)更加苛刻。
總之，對(duì)鈦金屬優(yōu)良的性能和其昂貴的造價(jià)之間權(quán)衡的討論日見激烈。在決定一項(xiàng)工程所用材料，尤其是針對(duì)近海、遠(yuǎn)海工程，設(shè)計(jì)者面臨兩種選擇：選擇造價(jià)低廉但是不適合長(zhǎng)久使用的材料；選擇昂貴但使用壽命長(zhǎng)的材料。便宜的材料在一次性投入上更為經(jīng)濟(jì)，但由于頻繁的維護(hù)和停工檢修使后期維護(hù)困難重重；昂貴的材料先期投資較大但后期運(yùn)行維護(hù)投入較少。
2015.9.10
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