Wie funktionieren Titanlegierungen in Schiffsventilen?

Schiffsventile sind das Herzstück der Flüssigkeitssteuerung auf Schiffen und stehen im Zusammenhang mit Navigationssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Die raue Meeresumwelt stellt hohe Anforderungen an ihre Materialien. Herkömmliche Materialien sind fehleranfällig und erfordern häufige Wartung, sodass sie den Entwicklungsanforderungen moderner Schiffe nicht gerecht werden.Titanlegierungensind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften zur bevorzugten Wahl für hochwertige Schiffsventile geworden und ihre Anwendungsvorteile wurden in der Schiffstechnikpraxis bestätigt.

 

 

 

Korrosionsbeständigkeit ist der Hauptvorteil von Schiffsventilen aus Titanlegierung. Der Titandioxid-Passivierungsfilm auf ihrer Oberfläche kann korrosive Medien isolieren. Die Meerwasserkorrosionsrate der heimischen Ti31-Titanlegierung beträgt nur 1/10 der von 316L-Edelstahl und ihre Korrosionsbeständigkeit ist der von herkömmlichen Meeresmetallen weit überlegen.

 

Ti31 enthält Elemente wie Mo und Ni, was ihm eine hohe Beständigkeit gegen Spannungskorrosion und Spaltkorrosion verleiht. Seine galvanische Korrosionsrate ist in Verbindung mit Schiffsrohrleitungen extrem niedrig, sodass es ohne komplexe Korrosionsschutzmaßnahmen eingesetzt werden kann. Dadurch werden die Probleme der Korrosionsleckage und der kurzen Lebensdauer herkömmlicher Ventile vollständig gelöst.

 

 

Schiffsventile aus Titanlegierungen können Schiffen dabei helfen, Energie zu sparen, den Verbrauch zu senken und Strukturen zu optimieren. Titanlegierungen haben eine geringe Dichte und hervorragende mechanische Eigenschaften. Die Zugfestigkeit der Titanlegierung Ti31 ist doppelt so hoch wie die von Edelstahl 316L, der sich an die dynamischen Belastungen und Hochdruck-Betriebsbedingungen von Ventilen anpassen kann. Unter den gleichen Festigkeitsbedingungen sind Ventile aus Titanlegierung 30 % bis 40 % leichter als Ventile aus Edelstahl und weisen eine hervorragende Hochdrucklagerleistung auf.

 

Die Leichtbauweise bringt Vorteile über den gesamten -Lebenszyklus- mit sich: Sie kann die Schiffsverdrängung reduzieren, den Energieverbrauch hydraulischer Systeme um etwa 10 % senken, die Arbeitsintensität bei der Installation und Demontage von Ventilen verringern, sich an die leichten und engen -Wartungsanforderungen von Schiffen anpassen und die Betriebs- und Wartungskosten senken. Die hohe -Festigkeitseigenschaft von Titanlegierungen kann auch die Konstruktion der Ventilwandstärke vereinfachen und den Materialverbrauch reduzieren, wodurch sowohl eine Verbesserung des Gewichtes als auch der Zuverlässigkeit erreicht wird.

 

 

Die Bearbeitbarkeit von Titanlegierungen kann durch technologische Prozesse optimiert werden, um die Fertigungsgenauigkeit und Anpassungsfähigkeit von Schiffsventilen zu verbessern. Es kann die Verarbeitungsanforderungen verschiedener Arten von Ventilen wie Absperrschiebern und Absperrklappen sowie kundenspezifischer komplexer Strömungskanäle und Dichtungsstrukturen erfüllen. Titanlegierungen zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Warmumformbarkeit aus. Durch mehr-temperaturgesteuertes-Schmieden können die Körner verfeinert und die Mikrostruktur optimiert werden. Durch 1-stündiges Glühen bei 750 Grad und anschließendes Abkühlen an der Luft können innere Spannungen beseitigt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Härte des gesamten Materialquerschnitts höchstens 250 HB beträgt und die Maßhaltigkeit gewährleistet ist.

 

Beim Schweißen sind Titanlegierungen mit Methoden wie WIG-Schweißen und Plasmaschweißen kompatibel. Der Festigkeitskoeffizient nach dem Schweißen übersteigt 90 %, und es ist keine komplexe Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich, wodurch Schweißfehler vermieden und die Dichtungsleistung und strukturelle Festigkeit wichtiger Teile sichergestellt werden können. Mittlerweile kann MT-Ti31-Titanlegierungspulver mit niedrigem Sauerstoffgehalt, das von Unternehmen wie AVIC Metal Technology Co., Ltd. entwickelt wurde, die Bildung von dünnwandigen Ventilen mit komplexen Strömungskanälen durch additive SLM-Fertigungstechnologie mit einer Wanddickengenauigkeit von ±0,1 mm ermöglichen.

 

 

Titanlegierungen eignen sich für die komplexen Betriebsbedingungen von Schiffsventilen. Sie halten polaren Tiefsttemperaturen, tropischen Höchsttemperaturen und den tag-nächtlichen Temperaturunterschieden auf See stand und widerstehen dynamischen Belastungen wie Meerwassereinwirkung und Vibrationen. Sie verfügen über einen breiten Betriebstemperaturbereich und behalten hervorragende mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit zwischen -253 Grad und 550 Grad bei.

 

Bei niedrigen Temperaturen steigt ihre Festigkeit, die Zähigkeit ist gut und es besteht keine Sprödbruchgefahr, sodass sie für Polarschiffe geeignet sind. Bei hohen Temperaturen verfügen sie über eine ausgezeichnete thermische Stabilität, die den Ventilanforderungen von Hochtemperatur-Arbeitsbedingungen wie Motorkühlung und Kraftstofferwärmung gerecht wird und Dichtungsversagen aufgrund thermischer Materialverformung verhindert.

 

 

Ventile aus Titanlegierungen bieten außerdem die Vorteile von Nicht{0}}Magnetismus, guter Erdbebenbeständigkeit und Anti-Eigenschaften. Nicht-Magnetismus vermeidet Störungen der Navigations- und Erkennungsausrüstung des Schiffs. Eine gute seismische Beständigkeit verringert das Risiko von Lockerungen und Undichtigkeiten durch Vibrationen. Die Anti-Skalierungs-Eigenschaft reduziert den Reinigungs- und Wartungsaufwand und senkt die Betriebs- und Wartungskosten.

 

Die Schmelz- und Verarbeitungstechnologie von Titanlegierungen wird kontinuierlich optimiert, was die Ausbeute verbessert und die Herstellungskosten um 25 % senkt. Der Preis für Ti31-Flanschschmiedeteile ist im Vergleich zu 2015 um fast 40 % gesunken, und der Kostenunterschied zu herkömmlichen Materialien wurde erheblich verringert. Große-und hochwertige-Hochseeschiffe-, die Ventile aus Titanlegierungen einsetzen, können durch lange Lebensdauer, geringen Energieverbrauch und weniger Wartung erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielen.

 

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