इंजीनियरिंग के सभी क्षेत्रों में, विशेष रूप से समुद्री और अपतटीय क्षेत्रों में, डिजाइनर, फैब्रिकेटर और अंतिम उपयोगकर्ता अनुप्रयोगों की लगातार बढ़ती रेंज के लिए टाइटेनियम पर विचार करने के लिए पहले से कहीं अधिक तैयार हैं। आज, अपतटीय सेवा में कई हजार टन टाइटेनियम के साथ, लागत, उपलब्धता और निर्माण के बारे में पुरानी और झूठी धारणाओं से इंजीनियरों को पूर्वाग्रह होने की संभावना पहले से कहीं कम है, जो अपने लिए उन सभी उत्कृष्ट लाभों को स्पष्ट रूप से देख सकते हैं जो टाइटेनियम समुद्री और समुद्री क्षेत्र में लाता है। अपतटीय परिचालन. टाइटेनियम कोई 'विदेशी' धातु नहीं है, यह अपेक्षाकृत सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध है। बड़ी संख्या में आपूर्तिकर्ता और फैब्रिकेटर नियमित रूप से कीमतों पर घटकों और उपकरणों की आपूर्ति करते हैं जो इस बात पर जोर देते हैं कि अधिकांश मिश्र धातु स्टील्स और निकल मिश्र धातुओं की तुलना में धातु को बनाना और वेल्ड करना आसान और कम महंगा है। तथ्य यह है कि समुद्री जल अनुप्रयोगों के लिए ऐसी कोई अन्य सामग्री नहीं है जो आर्थिक या तकनीकी रूप से टाइटेनियम द्वारा प्रस्तुत प्रदर्शन के बराबर हो सके।
टाइटेनियम स्टील जितना मजबूत है, फिर भी 45% हल्का है। टाइटेनियम की उच्च शक्ति, कम घनत्व और संक्षारण प्रतिरोध लागत में कमी की दिशा में सकारात्मक योगदान देता है। अपतटीय प्लेटफार्मों के लिए वजन बचाना बहुत महत्वपूर्ण है। उप-समुद्र जैकेट पर एक टन ऊपरी हिस्से का वजन कम करने से स्टील में ¬£100,000, नॉक 1 मिलियन से अधिक की बचत होती है। टेंशन लेग प्लेटफॉर्म (टीएलपी) सहित सेमी सबमर्सिबल प्लेटफॉर्म पर सभी भार समान रूप से महत्वपूर्ण हैं, हैंग ऑफ वजन में कमी को प्लेटफॉर्म संरचना, प्लवनशीलता और मूरिंग सिस्टम में 3 - 5 गुना वजन में कमी के साथ जोड़ा जा सकता है। तेज़ फ़ेरी पर वज़न कम करना एक महत्वपूर्ण कारक है जो कम ईंधन खपत के साथ पेलोड और गति बढ़ाने में योगदान देता है।
टाइटेनियम को किसी संक्षारण भत्ते की आवश्यकता नहीं है, इसलिए उपकरण को यांत्रिक शक्ति और हैंडलिंग के लिए न्यूनतम आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। भारी प्रदूषित समुद्री जल, अपतटीय उत्पादित तरल पदार्थ और कुछ गैर-उत्पादित तरल पदार्थों को छोड़कर सभी में भी टाइटेनियम का उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध धातु की स्थिर, दृढ़ और स्थायी ऑक्साइड फिल्म के कारण है। 130 डिग्री तक के तापमान पर बहते या स्थिर समुद्री जल में, टाइटेनियम की सतहें जंग के प्रति प्रतिरक्षित होती हैं और उन स्थितियों में क्षरण का विरोध करती हैं जो अन्य आमतौर पर उपयोग की जाने वाली धातुओं और मिश्र धातुओं के तेजी से खराब होने का कारण बनती हैं। टाइटेनियम समुद्र के पानी में कम से कम 70 डिग्री तक दरार के क्षरण से प्रतिरक्षित है, ऐसी स्थितियाँ जिनमें कुछ स्टेनलेस स्टील 10 डिग्री तक सीमित हैं।
संक्षारण प्रतिरोधी कर्तव्यों के लिए कम उपयोगी मिश्र धातुओं के चयन में की गई पिछली महंगी त्रुटियों के सबक अच्छी तरह से सीखे गए हैं। अपतटीय प्रतिस्थापन की लागत समान तटवर्ती सुविधा से कई गुना अधिक है। इसी तरह उपकरण की विफलता और अनिर्धारित रुकावटों के लिए सैन्य और वाणिज्यिक जहाजों पर जुर्माना लगातार बढ़ रहा है।
शुरू से ही टाइटेनियम की विशिष्टता, लागत प्रभावी डिजाइन, निर्माण, स्थापना और उपयोग के साथ मिलकर सुरक्षित और विश्वसनीय प्रदर्शन का एक मूलभूत तत्व है। यह जहाजों और अन्य जहाजों के लिए उतना ही सच है, जहां उच्च उपलब्धता और कम रखरखाव लागत एक आवश्यक आवश्यकता है, जैसे कि अपतटीय प्रतिष्ठानों के लिए जिनकी सेवा जीवन 70 साल तक की योजना बनाई गई है। टाइटेनियम अक्सर पहली कीमत पर प्रतिस्पर्धी होगा, लेकिन स्वामित्व की सबसे कम लागत देगा और हमेशा जीवन चक्र लागत प्रतियोगिता का विजेता रहेगा।
अन्य मिश्र धातुओं के सापेक्ष प्राकृतिक और प्रदूषित समुद्री जल में टाइटेनियम मिश्र धातुओं का संक्षारण प्रदर्शन
| संक्षारण का तरीका | तांबा आधारित मिश्र धातु | स्टेनलेस स्टील 316 | स्टेनलेस स्टील 6 मो और डुप्लेक्स | टाइटेनियम मिश्र |
|---|---|---|---|---|
| सामान्य संक्षारण | प्रतिरोधी/अतिसंवेदनशील | प्रतिरोधी | प्रतिरोधी | प्रतिरोधी |
| जंग युक्त दरार | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | Susceptible (>25 डिग्री) | प्रतिरोधी (<80°c) |
| पिटिंग अटैक | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | प्रतिरोधी | प्रतिरक्षा |
| तनाव क्षरण | अतिसंवेदनशील | Susceptible (>60 डिग्री) | प्रतिरोधी | प्रतिरोधी |
| संक्षारण थकान | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | प्रतिरक्षा |
| गैल्वेनिक आक्रमण | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | प्रतिरोधी | प्रतिरक्षा |
| सूक्ष्मजैविक संक्षारण (एमआईसी) | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | प्रतिरक्षा |
| वेल्ड/एचएजेड संक्षारण | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | अतिसंवेदनशील | प्रतिरोधी |
| कटाव संक्षारण | अतिसंवेदनशील | प्रतिरोधी | प्रतिरोधी | अत्यधिक प्रतिरोधी |
1. प्रदूषण स्तर/समुद्री जल रसायन पर निर्भर
2. ग्रेड 7,11,12, 16,17,20,21,24, 28,29 कम से कम 200 डिग्री के लिए प्रतिरोधी
3. मानक ग्रेड 5 में सीमित संवेदनशीलता है, ग्रेड 23 (ईएलआई) ने K1SCC मूल्यों में सुधार किया है
टाइटेनियम ऑफशोर - वर्तमान अनुप्रयोग
अपतटीय क्षेत्र में टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोगों की संख्या और विविधता में वृद्धि जारी है। बीस साल पहले क्लोरीनीकरण प्रणालियों और हीट एक्सचेंजर्स में कुछ सैकड़ों किलो से अधिक नहीं थी, अब कुल खपत तीन हजार टन तक पहुंच गई है, मुख्य रूप से समुद्री जल और प्रक्रिया द्रव प्रबंधन प्रणालियों और हीट एक्सचेंजर्स के रूप में। इन प्रमुख अनुप्रयोगों को विविध कर्तव्यों की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा पूरक किया जाता है, जिनमें से कई प्लेटफ़ॉर्म संचालन और सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं।
समुद्री जल के उपयोग के लिए निर्दिष्ट स्टेनलेस स्टील और तांबा आधारित मिश्र धातुओं की लगातार विफलताओं से चिंतित अपतटीय इंजीनियरों ने तेजी से टाइटेनियम की ओर रुख किया है। टाइटेनियम प्रतिस्पर्धी और स्थिर कीमतों पर उपलब्ध है और टाइटेनियम उत्पादों, विशेष रूप से समुद्री और अपतटीय उद्योगों के लिए आवश्यक पाइप और फिटिंग और सिस्टम की एक विस्तृत श्रृंखला की आपूर्ति करने के लिए निर्माण उद्योग के अनुभव और क्षमता में वृद्धि का समर्थन किया गया है। टाइटेनियम फैब्रिकेटर्स का एक परिपक्व निकाय ईसी देशों में लंबे समय से मौजूद है, जो यूरोपीय रसायन, पेट्रोकेमिकल और बिजली संयंत्र के साथ-साथ बढ़ते अपतटीय अनुप्रयोगों के बाजार में सेवा प्रदान करता है। 1990 के बाद से कुछ पंद्रह नॉर्वेजियन फैब्रिकेटर्स ने टाइटेनियम की आपूर्ति करने की क्षमता विकसित की है, जिससे मशीनिंग, झुकने और वेल्डिंग के सभी पहलुओं में कुशल बनने में अपेक्षाकृत कम समय लगा है। पतली दीवार वाले टाइटेनियम पाइपवर्क के कोल्ड बेंडिंग के विकास ने टाइटेनियम प्रणालियों की समग्र प्रतिस्पर्धात्मकता में एक सफलता प्रदान की है।
टाइटेनियम के चयनित अपतटीय अनुप्रयोग
| आवेदन | कंपनी | परियोजना | टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड |
|---|---|---|---|
| तनाव जोड़ों को पतला करें | शांत तेल | हरी घाटी | 23 (टीआई-6अल-4वी ईएलआई) |
| तनाव जोड़ों को पतला करें | खोज करो | गार्डन बैंक | 23 |
| तनाव जोड़ों को पतला करें | ओरिक्स एनर्जी | नेपच्यून | 23 |
| अग्नि जल प्रणालियाँ | कोरियाई हाइड्रो | ट्रोल बी (ऑयल)ब्रेज, विसुंड | 2 (व्यावसायिक रूप से शुद्ध) |
| अग्नि जल प्रणालियाँ | एल्फ पेट्रोलियम | फ्रॉय टीसीपी | 2 |
| अग्नि जल प्रणालियाँ | स्टोटोयल | स्लीपनिर वेस्ट, सिरी | 2 |
| अग्नि जल प्रणालियाँ | स्टोटोयल | Norne | 2 |
| समुद्री जल लिफ्ट पाइप | स्टोटोयल | स्लीपनिरवेस्लेफ्रिक | 2 |
| गिट्टी जल प्रणाली | मोबिल | स्टेटफजॉर्ड ए/बीबेरील | 2 |
| गिट्टी जल प्रणाली | हाइबरनिया | 2 | |
| प्रवेश आस्तीन | स्टोटोयल | स्लीपनिर पश्चिम | 2 |
| प्रवेश आस्तीन | कोरियाई हाइड्रो | ओसेबर्ग | 2 |
| प्रवेश आस्तीन | मोबिल | स्टेटफजॉर्ड | 2 |
| ताज़ा पानी का पाइपवर्क | योगिनी | फ्रिग | 2 |
| समुद्री जल पाइपवर्क | एसो | जोतुन | 2 |
| समुद्री जल पाइपवर्क | कोरियाई हाइड्रो | नजॉर्ड, विसुंड | 2 |
| समुद्री जल प्रणालियाँ, आग, गिट्टी और उत्पादित जल पाइपवर्क | स्टोटोयल | असगार्ड बी | 2 |
| गुरुत्वाकर्षण आधारित प्रणाली | स्टोटोयल | ट्रोल ए (गैस) | 2 |
| ड्रिलिंग रिसर | स्टेटोइल (कोनोको) | हेडरुन | 23 |
| बूस्टर लाइन्स | स्टेटोइल (कोनोको) | हेडरुन | 9 (ति-3अल-2.5V) |
| एंकर सिस्टम पाइपवर्क | स्टेटोइल (कोनोको) | हेडरुन | 2 |
| प्रवेश और मैनहोल | स्टेटोइल (कोनोको) | हेडरुन | 2 |
उच्च शक्ति, उच्च क्रूरता और असाधारण क्षरण/संक्षारण प्रतिरोध के कारण, टाइटेनियम का उपयोग वर्तमान में भी किया जा रहा है:
• पनडुब्बी बॉल वाल्व
• अग्नि पंप
• हीट एक्सचेंजर्स
• गहरे समुद्र में पनडुब्बी के लिए पतवार सामग्री
• जल जेट प्रणोदन प्रणाली
• प्रोपेलर शाफ्ट और प्रोपेलर
• निकास स्टैक लाइनर
• नौसेना कवच
• पानी के अंदर जोड़तोड़ करने वाले
• उच्च शक्ति फास्टनरों
• नौका फिटिंग
• कूलिंग और पाइपिंग सिस्टम का शिपबोर्ड
• जहाज़ डिज़ाइन में कई अन्य घटक।
पहली ऑल-टाइटेनियम मछली पकड़ने वाली नाव 1998 में जापान में लॉन्च की गई थी। 4.6 टन वजनी 12.5 मीटर (41 फीट) लंबा जहाज बेहतर ईंधन दक्षता के साथ 30 समुद्री मील की दूरी पर यात्रा कर सकता है। परिचालन लागत बचत में पतवार पेंटिंग की कोई आवश्यकता नहीं और जैव-दूषण को आसानी से हटाना शामिल है। बार-बार गंदगी फैलाने और सफाई करने से ग्लास फाइबर नाव के पतवारों का प्रगतिशील क्षरण जापानी तटवर्ती मछली पकड़ने वाले बेड़े के लिए एक निरंतर दंड है।
उच्च दबाव प्रणाली
रिसर पाइपिंग, टेपर स्ट्रेस जॉइंट्स, प्रोडक्शन ट्यूबलर और लाइनर्स, फ्लो-लाइन्स और इसी तरह की उच्च दबाव प्रणालियाँ ऐसे अनुप्रयोग प्रदान करती हैं, जहाँ सेवा जीवन की आवश्यकताएँ बढ़ जाती हैं और परिचालन और सुरक्षा की माँगें अधिक सटीक हो जाती हैं, टाइटेनियम स्टील और गैर-बंधित लचीले पाइप से बेहतर प्रदर्शन कर सकता है। ऐसे अनुप्रयोगों में टाइटेनियम का उपयोग करने की अवधारणा नई नहीं है।
1987 में ग्रीन कैन्यन क्षेत्र में प्लेसिड ऑयल के लिए मैक्सिको की खाड़ी में एक पूर्ण पैमाने पर टेपर स्ट्रेस ज्वाइंट की आपूर्ति की गई थी। इस ज्वाइंट को 1989 में पुनः प्राप्त किया गया था। सेवा की इस अवधि की संक्षिप्तता के बावजूद, स्थापना में सबसे गंभीर परीक्षण स्थितियों का कोई अभाव नहीं था। गल्फ लूप धाराओं की घटना के माध्यम से 100 साल की तरंग लोडिंग के संपर्क में रहा, जो 1988 के दौरान दो सप्ताह से अधिक समय तक बनी रही। टाइटेनियम मिश्र धातु का जोड़ किसी भी तरह से क्षतिग्रस्त नहीं हुआ, और भंडारण की अवधि के बाद इसे नवीनीकृत किया गया और एनसर्च के लिए अपतटीय स्थापित किया गया। गार्डन बैंक्स) जुलाई 1995 में। ओरिक्स नेपच्यून क्षेत्र के लिए कुल पंद्रह Ti{5}}Al{6}}V टेपर स्ट्रेस ज्वाइंट्स वितरित किए गए हैं।
टाइटेनियम टेपर स्ट्रेस जोड़ (टीएसजे) आम तौर पर आधे से एक तिहाई लंबाई, एक चौथाई वजन और स्टील में अपने कार्यात्मक समकक्षों की तुलना में कम महंगे होते हैं।
भारी, अधिक महंगे गैर-बंधित लचीले पाइप की तुलना में टाइटेनियम को प्राथमिकता दी जाती है:
• जहाज़ या प्लेटफ़ॉर्म पर वज़न लोड करना महत्वपूर्ण है
• उत्पादन पक्ष का दबाव और तापमान<125°C
• बड़े पाइप व्यास
• गहरे पानी में सीमाओं को संक्षिप्त करें
• प्रदर्शन विश्वसनीयता और लंबी सेवा महत्वपूर्ण हैं।
भारी सख्त और कम संक्षारण प्रतिरोधी स्टील पाइपिंग की तुलना में टाइटेनियम को प्राथमिकता दी जाती है:
• जलपोत की गति बहुत अच्छी होती है और समुद्र की स्थिति गंभीर होती है
• थकान और झुकने का तनाव एक संभावित समस्या है
• भंवर प्रेरित कंपन थकान एक संभावित समस्या है
• जहाज़ या प्लेटफ़ॉर्म पर वज़न लोड करना महत्वपूर्ण है
• उथला पानी स्टील रिसर्स पर उच्च मोड़ भार डालता है
• संक्षारक, गर्म नमकीन और खट्टे तरल पदार्थ उत्पन्न होते हैं।
गहरे पानी के अपतटीय तेल और गैस क्षेत्रों की निरंतर खोजों ने राइजर पाइप सामग्री के लिए दीर्घकालिक तकनीकी और लागत प्रभावी समाधान के विकास पर जोर दिया है। अनुकूल शक्ति भार अनुपात, लचीलेपन और कम घनत्व के कारण टाइटेनियम पर रुचि केंद्रित है। टाइटेनियम प्राकृतिक समुद्री पर्यावरण को प्रभावित, प्रभावित या दूषित नहीं करेगा।
जैसे-जैसे पानी की गहराई बढ़ती है, तैरते प्लेटफार्मों के लिए वजन कम करना एक गंभीर मुद्दा बन जाता है। फाइबर सुदृढीकरण के साथ कम मोटाई के टाइटेनियम लाइनर का उपयोग करके मिश्रित राइजर का विकास सभी धातु प्रणालियों की तुलना में वजन में और कमी लाने की दिशा में एक कदम है।
दुनिया का पहला संपूर्ण टाइटेनियम मिश्र धातु (Ti-6Al-4V ELI - ASTM ग्रेड 23) राइजर हेइद्रुन टेंशन लेग प्लेटफॉर्म पर 400 मीटर लंबा ड्रिलिंग राइजर है। टाइटेनियम ऊपरी हिस्से के वजन में पर्याप्त कमी, तनाव की आवश्यकताओं को कम करने और उछाल वाले तत्वों और महंगे और बोझिल फ्लेक्स जोड़ों को खत्म करने की सुविधा प्रदान करता है, दोनों पारंपरिक रूप से स्टील ड्रिलिंग राइजर के साथ उपयोग किए जाते हैं। ग्रेड 23 711 मिमी (28 इंच व्यास x 670 मीटर (2,200 फीट) लंबे फ्री हैंगिंग कैटरनरी संयुक्त गैस निर्यात और असगार्ड प्लेटफॉर्म के लिए सतह पिग लॉन्चिंग राइजर के लिए नामांकित मिश्र धातु भी है। तापमान और दबाव में वृद्धि, (हेइद्रुन ड्रिलिंग राइजर को रेट किया गया है) 31 एमपीए (4500 पीएसआई) तक), और यह उम्मीद कि निकाली गई गैस और तेल लंबी अवधि में 'खट्टा' हो जाएगा, टाइटेनियम को एक बहुत ही आकर्षक विकल्प बनाता है। मौजूदा गैर-बंधित लचीला पाइप अनुमानित उच्च उत्पाद तापमान या थर्मल साइक्लिंग को बर्दाश्त नहीं कर सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं की श्रेणी में 200 डिग्री से अधिक तापमान पर उत्पाद के तापमान को संभालने की क्षमता शामिल है, और थर्मल साइक्लिंग कोई समस्या नहीं है
नियोजित जीवन के अंत में अपेक्षाकृत उच्च पुनर्प्राप्ति मूल्य के साथ प्रयुक्त राइजर पाइपों को रीसायकल करने की क्षमता टाइटेनियम के लिए अनुकूल जीवन चक्र लागत समीकरण में एक और बोनस है।
