宝钛股份大力推动海洋工程用钛发展

发布时间:2014年6月19日 第8版 期刊号:3537

图一:4500m深潜器用TC4载人球壳。

表2室温力学性能

图二:二十辊轧机。

表1力学性能

  近年来,宝钛股份宝鸡钛业股份有限公司积极开发和推广钛的新应用领域,重点开发钛在海洋工程领域的应用,在研制新合金的同时,挖掘传统牌号合金性能潜力,取得了显著的成绩。
  海洋油气开采工业应用
  (1)宝钛股份产品取得国外行业认证和批量订货
  从2002年开始至今,宝钛生产的纯钛板材、棒材、锻件、无缝管材和焊接管材以及铸件分别通过挪威石油协会NORSOK认证,并获得订货,产品成功用于近海钻井平台和船只的应力接头、流送管、增压管道、提升装置、海水管路系统、冷却系统、灭火系统等。
  (2)宝钛股份研发生产的海洋油气开采用TC4S合金高性能挤压管
  为满足油气开采需求,解决腐蚀问题,改善作业强度,实现油井长久性开发,依据API 5CT中P110钢的性能指标,宝钛股份进行了钛合金牌号的筛选,在众多的钛合金牌号中,选择Ti-6Al-4V最具商业应用价值的合金牌号,分析并研究进行了改型,以满足高屈服和高冲击性能的要求。其研制批量生产的直径为Ф90~120mm挤压管材(性能数据见表1),力学性能完全满足API 5CT中P110钢的性能指标,已实现批量生产和供货。
  (3)宝钛股份成功开发了低成本钛合金探测杆
  钛探测杆的使用寿命较长,其重量仅为不锈钢的一半,而使用灵活性却是不锈钢的二倍,使用寿命为钢的10倍。这些优异的性能使得钛成为钻探油气深井的极佳材料。这种探测杆可以极大地减少钻探时间、降低钻探成本。
  宝钛股份为了有效推广应用钛合金材料,降低生产成本,充分利用钛合金生产过程产生的返回炉料,在铸锭生产过程中添加返回料比例50%以上,经过电子束冷床炉+真空自耗电弧炉熔炼(EBCHM+VAR)的铸锭锻造成Ф90~120mm棒材用于探测杆的制造。表2为探测杆用棒材力学性能,其性能完全满足探测杆要求性能指标。
  4500米载人潜水器TC4钛合金载人球壳
  宝钛股份承担的国家高技术研究发展计划(863计划)海洋技术领域重点科研项目4500米载人潜水器TC4载人球壳预研已取得成功,研制出了潜水器钛合金载人舱1套,并掌握了具有完全自主知识产权的4500米载人潜水器载人舱耐压球壳的建造技术,从而实现钛合金载人球壳的国产化。
  该项目也是我国为实现载人潜水器自主化而研制的第一个全钛载人球舱。作为4500米载人潜水器的核心部件,钛合金载人球壳承压要求高,关系到潜水员的生命安全,其加工制造是一个国家材料、制造业综合实力的重要体现。该项目由宝钛股份总经理贾栓孝任课题组组长,历经3年的调研、论证、研制工作,突破多项技术难题,完成多项技术创新。成功研制出90mm厚3.2米宽幅TC4厚板,创国内钛合金板材厚度、宽幅度国内之最。球壳的制作采用了国际先进的宽幅钛合金厚板整体冲压半球的成型方式,并开创性采取电子束焊接赤道缝,与7000米“蛟龙号”瓜瓣式球壳相比,避免了球壳焊缝多、结构安全性低的隐患;针对孔座等其它需手工窄间隙焊接的焊缝,为确保超厚板的焊缝与母材性能一致和焊接质量,项目组通过大量试验,研制专用焊丝,达到了设计要求。而超厚板电子束焊接与窄间隙焊接技术的应用,使国内钛材焊接技术跻身国际领先水平。
  该项目的完成将对我国海洋开发、深海探测事业产生重要影响,也将为钛材在海洋领域的广泛应用产生极大的促进作用。为此,国家科技部还委托央视新闻频道对该项目的制作过程进行了跟踪报道。图1为4500m深潜器用TC4载人球体(半球整体冲压成型,f 2500mm),其成型用板材规格为90×3200×3200mm,是国内生产的厚度最大、最宽,单重最大的钛合金板材。
  船舶应用
  宝钛股份开发和批量生产的钛合金产品主要用于各类热交换器、冷却器、泵、阀,声学装置中的声纳导流罩、声扫雷具以及螺旋桨等等。
  海水淡化应用
  2005年,宝钛股份和法国Valtimet(法钛美)公司、美国Timet公司共同出资组建西安宝钛美特法力诺焊管有限公司,2007年建成投产,年产能800~1000吨,所生产的产品规格为外径:10~40mm;壁厚:0.4mm~2.1mm;长度≤20M。为了解决焊管的原料钛带,公司投资7.33亿元,由德国引进了MB22-Tl型二十辊冷轧机(见图2)以及钛及钛合金带材专用处理线,组成了国内第一条专业的钛带生产线,年产能达到10000吨,代表国内钛带卷生产的最高水平,可生产0.3~4.75×600~1370×Lmm的冷轧卷,0.3~7×600~1370×Lmm的热轧卷。单卷最大单重达7.5吨。
  目前,宝钛股份钛带产品已通过法国Valtimet公司的质量认证,产品品质达到国外同等产品水平,成为Valtimet集团合格供应商。公司已成为国内钛带、钛焊管行业的引领者,西安宝钛美特法力诺焊管有限公司所生产的钛焊管已用于国内首钢京唐海水淡化等工程项目。
  21世纪人类进入了开发利用海洋的新时代,国际间以开发和占有海洋资源为核心的海洋维权斗争愈演愈烈,与之相伴的海洋科技实力的较量也日益凸显。大量事实表明,海洋科技已进入全球科技竞争的前沿,并成为国家间综合实力较量的焦点之一。海洋科技的发展离不开钛及钛合金材料,而宝钛股份现已发展成为中国最大、实力最雄厚、体系最完整的以钛及钛合金为主的稀有金属材料专业化科研生产基地,是我国钛工业的摇篮和旗帜,是中国钛、锆国标、军标、行规的制定者,代表着我国钛材加工技术的最高水平,是“中国钛谷”和“国家高技术新材料产业基地”的龙头企业。因此,拥有国家级“企业技术中心”、“钛及钛合金国际科技合作基地”、“陕西省钛锆镍工程技术研究中心”、“博士后科研工作站”、“陕西省院士专家工作站”的宝钛股份,与海洋工程设计部门、应用研究部门、中科院金属研究所、北京有色金属研究院、哈尔滨工业大学等科研院所紧密合作,依托现有的装备、技术和人才优势,以发展海洋工程关键、瓶颈钛加工技术为研发重点,发挥各方优势,加强基础性关键技术攻关,提高自主创新能力,获取具有自主知识产权的海洋工程钛材料技术和产品,尽快缩短与国际先进水平的差距,积极推动海洋工程用钛的大发展。

作者 or 编辑:李献军