海洋工程建設(shè)項目非“鈦設(shè)備”不可
鈦設(shè)備因其使用壽命長，可以彌補投資成本高的問題，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，包括檢測碳氫化合物，提取石油和將烴原料從油氣田中運出的海洋平臺結(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，海底暗礁的探測范圍變寬，深度已達到2000m。與海上實體工業(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)的強靜態(tài)和動態(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)備的機身和其他構(gòu)件；水上設(shè)備(平臺)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。 歐洲的挪威和英國對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使用了大量的鈦合金，每個平臺使用的鈦合金總量超過500噸。
俄羅斯很少在近海開采中使用鈦合金，但近來俄羅斯也開始積極開采位于北極圈和遠東海溝的油氣。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目中得到更廣泛地使用。
在設(shè)計位于北極圈的“Pryrazlomnoje”油氣田開采平臺時，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行表面熱氧化處理，以保護平臺的鋼鐵結(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。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。碳氫化合物開采問題隨著海洋深度和油氣儲層深度的增加而加劇。坐落于波羅的海的俄國凝析油田“Shtokmanovskoje”深度在280~380米，然而凝析油儲層卻分布在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)境下進行，對比強度、導(dǎo)熱率、耐磨性的要求會更加苛刻。
總之，對鈦金屬優(yōu)良的性能和其昂貴的造價之間權(quán)衡的討論日見激烈。在決定一項工程所用材料，尤其是針對近海、遠海工程，設(shè)計者面臨兩種選擇：選擇造價低廉但是不適合長久使用的材料；選擇昂貴但使用壽命長的材料。便宜的材料在一次性投入上更為經(jīng)濟，但由于頻繁的維護和停工檢修使后期維護困難重重；昂貴的材料先期投資較大但后期運行維護投入較少。
2015.9.10
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