Rozwój ropy i gazu morskiego
Ropa naftowa jest ratunkiem gospodarczym kraju. Szacuje się, że wydobywalne zasoby ropy naftowej wynoszą 300 miliardów ton, z czego zasoby ropy na morzu wynoszą około 130 miliardów ton. Rozwój złóż ropy naftowej na morzu rozpoczął się na początku XX wieku. Jego rozwój przeszedł proces od morza do morza, od płytkiego morza do głębokiego morza. Ograniczone warunkami technicznymi i rozwojem materiałów, początkowo można eksploatować jedynie złoża ropy naftowej i gazu ziemnego rozciągające się bezpośrednio od wybrzeża do płytkiego morza. Od lat 80. XX w., pod wpływem kryzysu energetycznego i postępu technologicznego, poszukiwania i zagospodarowanie złóż ropy naftowej na obszarach morskich szybko się rozwinęły, a wydobycie ropy na obszarach morskich szybko przeniosło się na szelf kontynentalny, tworząc stopniowo nowy sektor przemysłu naftowego na morzu. Morska platforma wiertnicza stanowi bazę roboczą do realizacji poszukiwań i eksploatacji złóż ropy i gazu na morzu, co wyznacza poziom technologii zagospodarowania złóż ropy i gazu na morzu. Sprzęt do wydobycia ropy naftowej na morzu obejmuje głównie platformy do wydobycia ropy naftowej i sprzęt pomocniczy, a sprzęt pomocniczy obejmuje chłodnice ropy naftowej, piony olejowe, pompy, zawory, złącza i zaciski. Urządzenia te mają kontakt z wodą morską i siarczkami, amoniakiem, chlorem i innymi mediami zawartymi w ropie naftowej. Ponieważ tytan ma doskonałą odporność na korozję w tych mediach, na początku lat 70. XX wieku w Stanach Zjednoczonych stosowano tytanowe filary przybrzeżnych platform wiertniczych na swoich polach naftowych, a także stosowano tytan do produkcji płaszczowo-rurowych i płytowych wymienników ciepła. Tytanowe wymienniki ciepła płaszczowo-rurowe wykorzystują wodę morską jako czynnik chłodzący do chłodzenia wysokotemperaturowej mieszaniny gazu i ropy wydobywanej z odwiertu naftowego. Tytanowe płytowe wymienniki ciepła wykorzystują również wodę morską jako czynnik chłodzący do chłodzenia świeżej wody używanej do chłodzenia ropy naftowej w wymiennikach ciepła ze stali węglowej. Stany Zjednoczone wykorzystują około 100 tytanowych wymienników ciepła na platformach wiertniczych pól naftowych na Morzu Północnym. Uważa się, że części tytanowe zamówione przez firmę Hunting Oilfield Services w Aberdeen w Szkocji w Wielkiej Brytanii to pierwsze na świecie tytanowe wały wznośne wysokociśnieniowe zastosowane w projekcie Heidrum firmy Continental Petroleum Company (Conoco) w Norwegii.
Rury wiertnicze z tytanu ze stopu ropy naftowej mają długą żywotność, ważą tylko połowę stali nierdzewnej, ale są dwukrotnie bardziej elastyczne niż stal nierdzewna i mają żywotność 10 razy dłuższą niż stal. Te doskonałe właściwości sprawiają, że tytan jest materiałem do wiercenia trudnych, prawie okrągłych, głębokich szybów naftowych. Połączone narzędzia wiertnicze zawierające tytanową rurę wiertniczą mogą znacznie skrócić czas wiercenia i zmniejszyć całkowity koszt wiercenia. Firmy GrantPrideco, RTI Energy Systems i Torch Drilling Services w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy zastosowały tytanową rurę wiertniczą do zastosowań przemysłowych w 2000 r. Tytanowa rura wiertnicza produkowana i dostarczana przez GrantPrideco i RTI Energy Systems jest również wyposażona w stalowe przeguby narzędziowe dostarczone przez GrantPrideco Anti-Fatigue . To złącze jest lekkie, elastyczne w użyciu i może sprawić, że tytanowa rura wiertnicza będzie mocna i wytrzymała.
System rurociągów wody morskiej jest nieodzowną częścią wydobycia ropy naftowej na morzu. Ponieważ tytan ma wysoką odporność na korozję w wodzie morskiej, a jego żywotność jest 10 razy większa niż stali, koszt systemu rur ze stopu tytanu jest opłacalny w porównaniu z systemem Cu-Ni. Firmy Active Metals z USA i Precision Tube Technology wspólnie założyły firmę zajmującą się technologią rur tytanowych, aby produkować rury ze stopu tytanu o dużej średnicy. Stop zastosowany w tej rurze to stop Ti-3Al-2.5V o średnicy 650 mm, grubości ścianki 22-25 mm, długości 350 m i masie { {10}}t. Planuje się, że będzie on wykorzystywany do wydobycia ropy na morzu. Inna amerykańska firma wykorzystała bezszwową rurę ze stopu tytanu o długości 15 m, średnicy zewnętrznej 600 mm i grubości ścianki 25 mm do wykonania metodą wytłaczania pionowej rury szybowej o długości prawie 500 m, która znalazła zastosowanie w morskiej platformie wiertniczej. Mówi się, że ciężar tej pionowej rury szybowej można zmniejszyć o połowę, co znacznie zmniejsza koszt balastu. Ponadto ma również wysoką odporność na pękanie i długą żywotność zmęczeniową.
Według raportów danych w ramach projektu zagospodarowania pola naftowego na Morzu Północnym w Stanach Zjednoczonych ilość tytanu wykorzystywanego w urządzeniach pływających na statkach i urządzeniach stacjonarnych na dnie morskim wzrosła w porównaniu z poprzednią sytuacją. Zapotrzebowanie na materiały tytanowe na 24 urządzenia pływające na pokładzie i 64 urządzenia stałe na dnie morskim wynosi: 50-100t na urządzenia zabezpieczające, 50-100t na urządzenia łączące, 400-1000t na ogólny sprzęt dźwigowy i 1400-4200t dla rur wiertniczych. Korozja części konstrukcyjnych spowodowana zanieczyszczeniem biologicznym na morskich platformach wydobywczych ropy naftowej jest dość poważna. Amerykańska firma wykorzystuje na platformie produkcyjnej długą obudowę wykonaną z rurek tytanowych w celu ochrony części na platformie.
W ciągu ostatnich kilku lat znacznie wzrosło zastosowanie części ze stopu tytanu w operacjach wierceń ropy naftowej i produkcji przybrzeżnej. Części ze stopu tytanu umożliwiają odwierty naftowe przedostające się do głębszych wód i głębszych odwiertów naftowych, w tym w wyższych temperaturach i silnie korozyjnych (tj. słonych) środowiskach produkcyjnych.
Do takich zastosowań, biorąc pod uwagę wszechstronne działanie, odpowiedni i tani jest stop na bazie tytanu TC4 (Ti-6Al-4V). System rurociągów wody morskiej jest nieodzowną częścią wydobycia ropy naftowej na morzu. Ponieważ tytan ma wysoką odporność na korozję w wodzie morskiej, a jego żywotność jest 10 razy większa niż stali, koszt systemu rur tytanowych jest opłacalny w porównaniu z systemem Cu-Ni. Active Metals Company ze Stanów Zjednoczonych i Precision Tube Technology Company wspólnie założyły firmę zajmującą się technologią rur tytanowych, aby produkować rury ze stopu tytanu o dużej średnicy. Stop zastosowany w tej rurze to stop TA18 (Ti-3Al-2.5V) o średnicy 650 mm, grubości ścianki 22-25 mm, długości 350 m i średnicy rura ważąca 80-90t. Planuje się, że będzie on wykorzystywany do wydobycia ropy na morzu. Inna amerykańska firma wykorzystała bezszwową rurę ze stopu tytanu o długości 15 m, średnicy zewnętrznej 600 mm i grubości ścianki 25 mm do wykonania metodą wytłaczania pionowej rury szybowej o długości prawie 500 m, która znalazła zastosowanie w morskiej platformie wiertniczej. Mówi się, że ciężar tej pionowej rury szybowej można zmniejszyć o połowę, co znacznie zmniejsza koszt balastu. Ponadto ma również wysoką odporność na pękanie i długą żywotność zmęczeniową.
Praktyka pokazuje, że najlepszym materiałem do wiercenia rur jest stop Ti-6Al-4V (Gr.5_TC4). W przypadku wiercenia ważna jest granica plastyczności i wytrzymałość zmęczeniowa. Dlatego dwa stopy Gr.5 ze szczególnie niskimi elementami międzywęzłowymi nadają się do bardziej krytycznych dynamicznych urządzeń podnoszących. Gdy temperatura robocza przekracza 75-80 stopnia, aby zapobiec korozji szczelinowej lub korozji naprężeniowej, stosuje się stop Gr29 zawierający ruten. Powszechnie stosowane komponenty obejmują urządzenia podnoszące do wierceń przybrzeżnych, rury wiertnicze, stożkowe złącza naprężające (TSJ) oraz urządzenia podnoszące mieszane tytanowo-stalowe.
Małe części tytanowe, takie jak pompy, zawory, przeguby, elementy złączne, osprzęt i części zamienne, są szeroko stosowane na platformach wydobywczych ropy. Stopy tytanu są również szeroko stosowane w korpusach zagranicznych instrumentów do poszukiwania ropy naftowej i wykrywania odwiertów.
Budowa portu
Materiał tytanowy ma na powierzchni warstwę tlenku o grubości nie większej niż 10nm. Jest bardzo stabilny w środowisku korozyjnym i ma doskonałą odporność na korozję w powietrzu, wodzie morskiej i środowisku morskim. Obecnie jest to surowiec, który potrafi przystosować się do różnorodnych środowisk morskich. Japonia aktywnie zagospodarowała ocean, np. most z Honsiu do Sikoku, drogę Tokyo Bay Crossing Road, lotnisko Kansai i pływającą bazę magazynów ropy. Test narażenia przeprowadzony przez Japońskie Ministerstwo Budownictwa i Steel Club na rzece Oi oraz różne testy narażenia na korozję przeprowadzone przez Ministerstwo Transportu i Steel Pipe Pile Association na molo Hasaki Drifting Sand Pier również pokazują, że tytan jest odpowiedni materiał. Oprócz doskonałych właściwości antykorozyjnych, tytan ma również zalety polegające na bardzo małej ilości rozpuszczonych jonów w środowisku wody morskiej i nie trzeba się martwić o zanieczyszczenie środowiska. Japonia zbudowała także bardzo dużą pływającą konstrukcję morską, wykorzystując materiały kompozytowe ze stali tytanowo-stalowej w obszarach szorujących wodę morską; przy budowie Tokyo Bay Crossing Road jako bryzgoszczelne pnie pod filary mostu wykorzystano materiały tytanowe, a ilość tytanu zużyta na każdy filar mostu wynosi 0,9 tony. Do dużych pływających budynków morskich, które zostały wykorzystane lub są planowane, zaliczają się lotniska, portowe bazy logistyczne, obiekty sportowe itp.
Przybrzeżna elektrownia
Kompleksowe wykorzystanie wody morskiej to jeden z najważniejszych projektów inżynierii morskiej. Skraplacz elektrowni nadmorskiej jest urządzeniem zużywającym duże ilości wody morskiej. Tytan stosowany w elektrowniach przybrzeżnych stosowany jest głównie w skraplaczach. Ponieważ skraplacz wykorzystuje wodę morską jako wodę chłodzącą, a woda morska zawiera dużą ilość mułu, zawiesiny, organizmów morskich i różnych substancji żrących, sytuacja jest poważniejsza w przypadku słodkiej wody słonej, gdzie występują naprzemiennie woda morska i woda rzeczna. Tradycyjne skraplacze wykorzystują rury ze stopu miedzi, które często ulegają poważnym uszkodzeniom w wyniku różnego rodzaju korozji w wodzie morskiej. Tytan ma dobrą odporność na korozję w wodzie morskiej, szczególnie w zanieczyszczonej wodzie morskiej, a jego odporność na erozję przy dużych prędkościach i korozję w wodzie morskiej jest szczególnie wyjątkowa.
Urządzenie do odsalania wody morskiej
„Woda jest źródłem życia”. Obecnie brak zasobów wody stał się problemem nękającym świat. Około 25% światowej populacji nie ma wystarczających zasobów wody pitnej. Rzeki lądowe i zasoby wód podziemnych na świecie są dalekie od zaspokajania potrzeb rozwoju przemysłowego. Dlatego w przyszłości odsalanie wody morskiej będzie dla ludzi skutecznym sposobem na zagospodarowanie zasobów słodkiej wody.
