1、引言

多所周知，海水中含有约莫3.5%的含盐量，且含有各类海生物、悬浮物和侵蚀性物质
。海洋工程用资料，除要求耐海洋侵蚀环境表，还要求高机能、高职能、安全靠得住性、实用性等
。被誉为“海洋金属”迪胙是一种物理机能良好、化学机能不变、耐蚀性优异的资料，钛的比强度高，耐海水侵蚀和海洋空气侵蚀，又有优良的抗侵蚀委顿机能，能够很好地满足人们在海洋工程方面

利用的要求，是其他资料不成代替的海洋工程资料，目前，海洋工程用钛已成为钛民用利用的重要领域之一
。

本文对钛在海洋工程，蕴含海水淡化、舰船、海洋油气开发、沿海发电站、海港构筑和设施等领域利用的近况和最新进展进行了综述，并对未来发展远景进行了瞻望
。

2、利用近况及最新进展

2.1 海水淡扮装置

随着现代工业的发展，水资源不足成为困扰全世界的问题
。世界上的陆地河道、地下水资源已远远满足不了工业发展的必要，因而，海水化将是人类解决淡水资源的有效的步骤，国表一些缺水国度和地域，已利用海水淡化技术解决了缺水的难题，我国是一个水资源不及的国度，兴建海水淡化和海水利用项目势在必行，从国内表海水淡化的发展来看，重要由两种步骤：蒸馏法和反渗入法
。前者是将海水加热使其汽化，而后将蒸汽冷凝而获得淡水
。后者是将海水加压，使其中的淡水透过一种特殊的膜而将盐分截留获得淡水，钛在海水淡扮装置中的重要利用蕴含加热器导热管、冷凝器、蒸馏器、换热器、蒸发器，泵，阀和管线等
。

早期的海水淡扮装置管使用铝合金、铜镍合金、碳素钢等资料，因这些资料在海水中的耐蚀性差，出产效能低，很快被耐海水侵蚀机能优异且免于守护迪胙所包办
。如国表一家公司海水淡扮装置的加热器导热管，最先选取铜合金造作，后因侵蚀故障，最后将全数导热管换成了钛管
。固然钛管的单元质量价值比造合金贵，但从性价比上思考，钛管价值可与铜合金管抗衡
。由于钛的密度低，壁厚一样时，一致长度迪胙管质量只是钢合金管的50%，当钛管壁厚为铜合金管的50%时，一样传热面积迪胙管质量仅为铜合金管的1/4
。

日本钻研开发了陆续出产热轧和冷轧钛带卷的技术，成立了海水淡化和电结冷凝器钛薄壁焊管用的带卷的批量出产系统，相应开发了薄壁焊管的出产技术，三菱、川崎、日立以及神户造钢等公司出产的海水淡扮装置，使用了厚0.5mm-0.7mm迪胙焊管
。

美国和日本在海水淡扮装置用钛方面处于当先职位
。日本国内海水淡化和电站用钛占钛材总用量的20%左右，日本公司为沙特建造日产淡水3万吨的蒸馏法装置10台，用钛管3200吨，均匀日产1万吨的装置，需用钛107吨
。日产百的海水淡扮装置用钛管达6万根
。据预测，未来30年，全世界对淡化海水的需要将以年均9%的速度增长
。

我国的天津、山东等地均建有或在建海水淡扮装置
。随着钛材成本的降低和出产工艺的进取，预计我国海水淡化用钛量会逐步增长
。

2.2 舰船

钛合金用于舰船工业始于上世纪60年代，比钛在航空工业的利用约莫晚了十年
。规船及其某些设备部件如船体、热互换器、泵、阀、管线等持久漫抱在海水中，极易受到海水侵蚀.钛材能够解决由于侵蚀/冲蚀引起的海底管路泄露和海洋生物引起的规船故障等问题，它不只拥有优异的耐海水侵蚀机能，并且能够减轻规船沉量，削减维建用度，耽搁使用寿命，钛及其合金在靓船工业的利用极度宽泛，如船体结构件、深海调查船及潜艇耐压壳体、管路、阀、船舵、轴托架，配件、动力驱动装置中的推动器和推动器轴、热互换器、冷却器、船壳声呐导流罩等等
。

船体结构用钛不只能够减轻船体自身沉量，增长有效载入沉量，并且能够削减守护，耽搁船舶的使用寿命
。铝合金、软钢等船体结构材，通常10年就要守护，而钛材险些不必要守护建理，寿命也可从通常的20年左右耽搁到30~40年
。

我国由TA5、TC4、TA7合金铸件出产的艇用雷达机座、扭捏框架、托架、齿轮箱和紧固件等装舰后使用情况优良，提高了设备的作战和海上适应能力
。由Ti-31合金出产的换热器、阀门、泵、法兰等在规船造作中已获得大量利用
。用钛材造作规船的管路和配件，不只能够削减管路的直径和壁厚，并且能够减轻沉量
。船舶的螺旋桨、轴、桅杆等部件不只受到海水的侵蚀，并且还受到冲刷、高载荷、侵蚀委顿等，钛优异的综合机能出格适合这方面的利用
。

我国舰船工业经持久利用钻研，已形成船用钛合金资料技术系统，近年来，我国对舰船领域的投资起头增长，一些新项目如新型摈除舰、潜艇蹬酌钛量很大，这将为钛在规船领域利用带来了新的机缘和挑战
。

2.3 海洋油气开发

从比沉、强度和抗侵蚀能力等综合思考，选用钛及其合金是海洋油气开发唯一明智的选择
。海洋油气开采设备重要蕴含采油平台和从属设备，从属设备有原油冷却器、升油管、泵、阀、接头和夹具等，这些设备均与海水及原油中的硫化物、氨、氯等介质接触，由于钛在这些介质中拥有优异的耐蚀性，所以美国在上世纪70年代初就在其油气开采中使用了钛造作的近海石油平台支柱，同时用钛造作了列管式换热器和板式换热器
。钛列管式换热器利用海水作为冷却介质，把从油井里抽出的高温汽/油混合物冷却
。钛板式换热器也是利用海水作为冷却介质，把碳钢换热器内冷却原油的淡水冷却，美国在武威油田钻井平台上约莫使用了100个钛热互换器
。

海水管路系统是海底石油开采不成短缺的部门，由于钛对海水拥有很高的耐蚀性，其使用寿命为钢系的10倍，因而，钛管系的成本与Cu-Ni系统相比是合算的，海上石油开采平台生物传染引起的结构件侵蚀是相当严沉的，美国一家公司在开采平台上使用了钛管造成的长套管，对平台上的部位进行；
。

美国大陆石油公司的Heidrun TLP工程中， 选取了钛钻井立管， 这种立管的直径约为508mm， 整个长度为12192mm， 其材质是Ti-6Al-4VELI钛合金
。

英格兰的Bunt ng钛公司加工了钛输送管路， 用钛输送管路取代带有檢皮衬里的碳钢输送管路，其沉量减轻80%，从而降低了支承构件的沉量，也提高了耐蚀能力，海上油气开采要持久接受海水侵蚀和应力侵蚀
。国表宽泛选取Ti-6Al-4V合金作为石油平台支柱、绳索支架、海水循环加压系统的高压泵、提升管及联结器等
。由于T-6A1-4V合金不仅耐海水腐

蚀，并且拥有高韧性、高屈服强度和高委顿极限，随着海洋油气开采工业的不休发展，油气开采逐步从近海、浅海发展到远海、深海，钛合金部件能够在高、高压和侵蚀严沉(即盐和硫化氢等侵蚀介质)的环境下使用，因而，钛及其合金在海洋油气开发中的利用显著增长
。

2.4 沿海发电站

海水的综合利用是海洋工程中的沉要项目之一
。沿海发电站通常选取海水作为冷却水，海水中的氯离子浓度比力高，且海水中存在大量的海洋生物、悬浮物质、泥砂和各类侵蚀性物质，在海水与河水交替变动的嵌盐水中的情况更为严沉
。国表曾出现过由干侵蚀泄露而引起的爆炸变乱，传统的凝汽器是用钢合金管，这种钢合金管在海水中因各类侵蚀，时时遭到严沉粉碎，钛在海水，出格是传染海水中拥有优良的耐蚀性，耐海水的高速冲刷侵蚀机能尤为凸起
。沿海发电站疑汽器是利用海水量较大的设备，用钛材后凝汽器的使用寿命耽搁，换热效能提高，安全性提高
。

英国早在上世纪60年代就已使用了全钛凝汽器，随后日本也造作了薄壁(0.3~0.5mm)焊接钛管的凝汽器，使得成本大幅降低，由于发电站对于安全运行靠得住性要求出格高，所以尤其沉钛凝汽器的使用，大部门选取薄壁焊接钛管和无缝钛管，我国先后在浙江衡阳电厂、上海金山热电厂、浙江镇海电厂等发电厂使用了全钛斑汽器，使用成效极度梦想，获得了显著的经济效益
。

站冷凝器，使用了厚0.5mm迪胙焊管，实际证明，钛在沿海发电站凝汽器中的使用寿命和靠得住性是其美国、英国、法国、日本的沿海发电站大部门使用了钛凝汽器
。日本三菱和东芝公司出产的电它资料无法相比的，尤其是在含盐份高及含有硫化物的传染海水中
。迄今为止，还没有出现故障的报路
Ｄ芄皇迪稚璞赴踩诵，不必要检建，大大减轻了劳动强度
。

中国最大钛材出产企业宝鸡钛业股份有限公司出产的冷轧无缝薄壁管造作的海滨电站用冷凝器，比铜合金冷凝器的寿命提高了4~6倍，获得了显著的经济效益，至今已有超过30多个电厂的约莫百台机组选取了全钛冷凝器和钛管冷凝器
。

2.5 海港构筑和海洋设施

海港是海洋的大门
。海港构筑和海洋设施是海洋工程的沉要部门，钛材表表有一层致密的氧化膜，它在侵蚀环境中极度不变，对空气、海水及海洋环境拥有优异的耐蚀性，是目前最能适应各类海洋环境的资料，为了降低海港构筑和海洋设施的成本，通常情况下选取钛薄板和有机系防侵蚀资料造成复合包覆资料或用钛钢复合板包覆焊接到构筑物上
。

日本是一个太平洋岛国，其构筑多在海洋大气环境中
。日本大力进行海洋开发，如本洲到四国的大桥、东京湾横跨路路、关西机场、浮式储油基地等
。日本建设省和钢铁俱乐部在大井川洋面进行的露出试验以及运输省在波崎漂沙栈橇髋赡各类防腐露出试验等的调查汇报也都显示了钛是最相宜的资料，钛除了拥有优异的防腐机能表，还拥有海水环境下溶出离子极少，无毒性，不用不安污柒环境蹬着点
。

日本东京有明国际展览馆和日本岛樱县美术馆均使用了大量钛材，日本还建造了一个超大型浮式海洋构筑物，在海水冲刷处使用了钛钢复合材：在东京湾横跨公路的建设中使用了钛材做桥墩的防美躯干，每个桥墩的用钛量为0.9t，从持久来看，海港构筑和海洋设施用根基不必要维建保养，节俭了大量的人力、物力用度，此表，钛还拥有美丽的金属质感，给人以美的享受
。

3、远景瞻望

瞻望未来，海洋工程作为新兴迪胙的民用市场，最近几年发展很快，在世界资源紧缺的情况下，世界很多国度都在开发海洋，利用海洋
。钛优异的机能能够很好地满足人们在海洋工程方面利用的要求，因而利用领域极度宽泛
。预计海洋工程用钛有望成为钛材的一个较大的利用市场
。

参考文件

[1]颜学柏.钛的民用开发与远景瞻望.钛科学与工程，第十一届全国钛脊合金学术互换会文集：20

[2] 姚娴静.UNIT I公司将为世界最大的海水淡化工程提供钛材.中国钛业， 2011， 第一期：19

[3] T.Iwata， K.Matsuoka.Fatigue Strength of CP Grade 2 Titanium Fillet Welded Joint for Ship Structure.Ti-2003Scienee and Technology Proceeding of the 10th World Conference on Titanium， Volume V： 2959

[4] 杨英丽， 苏航标等.我国规船钛合金的钻研进展.中国有色金属学报， Volume 20 Special 1， 2010，10：p1003~1005

[5]宝鸡钛业股份有限公司，船用钛材推广暨技术互换会，内部资料，2003，4

[6]汪汉臣.钛-新型构筑资料.钛科学与工程，第十一届全国钛脊合金学术互换会文集：45~46

[7]http：//www.titanium.org

[8]http：/www.titan-china.com