בחירת חומרים ימיים קריטריה לפעילות מהירה

בסביבה הקרובה של The Deep Ocean

לפני שכל חומר ניתן להעריך, הסביבה המבצעית חייבת להיות מוגדרת עם כמות גדולה ככל האפשר.תנאים עמוקים הים משתנים באופן משמעותי על ידי מיקום, עומק, ופרמטרים הקשורים לעומק כגון תוכן חמצן מומס, pH, מהירויות נוכחיות, ושיעורי המשקעים.ציינט מדגיש סביבתי כוללים לחץ הידרוסטטי, טמפרטורה נמוכה, כימיה ים אגרסיביים, ופעילות ביולוגית אלה אינטראקציה בדרכים מורכבות; לדוגמה, לחץ נמוך, כגון לחץ על פני כדוריות מתכתי, אך ירידה של לחץ על פני השטח של לחץ דם מגנטיות, אך לחץ על פני כדוריות, אך לחץ פחמן דו-חמצני, אך מגבירה, אך לחץ על ידי לחץ על ידי לחץ דם איטי, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה, טמפרטורה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה נמוכה, טמפרטורה, טמפרטורה, כימיקלים חמצן, חומרים כימיים טמפרטורות חמצן, ואפקטים, ואפקטים, טמפרטורות חמצן טמפרטורות חמצן טמפרטורות חמצן, ואפקטים,

לחץ הידרוסטטי ואפקטים מכניים שלה

לחץ עולה לינארית עם עומק בערך 0.1 MPa לכל מטר של מי הים.במעמקים הממוצעת של אזור סגסוגת:0) אזור כפולאל (6,000-11,000 מ') , חומרים חייבים לשרוד לחץ חיצוני מעל 110 MPa.כוח מחץ עצום זה יכול לקרוס מבנים חלושים, חסימת אטמומים אלסטומריים מעבר לגבולות ההתאוששות התפקודיים שלהם, ולשנות את ההתנהגות של מעצבי לעתים קרובות לחץ חיצוני על פני לחץ כבד, אך ורק על ידי לחץ כבד של לחץ דם גבוה, אך ורק על פני מתח מאוז, אך ורק לחץ חיצוני, לחץ דם מאוזים מאוזים, אך ורק לאחר לחץ חיצוני, לחץ כבד, לחץ כבד, לחץ כבד, רק לעתים רחוקות, לחץ כבד, על פני מתח מאוזנת, לחץ כבד, לחץ כבד, לחץ כבד, אך ורק לעתים רחוקות, לחץ דם נוזלי, לחץ דם גבוה, לחץ דם גבוה, לחץ דם נוזלי, יש לחץ דם גבוה, אך ורק לאחר לחץ דם גבוה, לחץ דם גבוה, אך ורק על פני מגבלות לחץ דם נוזלי, יש לו, רקורד, לחץ דם נוזלי, רקורד, רקמות, לחץ דם נוזלי, רקורד, רקורד, רקורד, רקורד, רקורד, רקורד, רק לעתים רחוקות, רקורד, לחץ

אימונים נמוכים ו-Thermal Gradients

רצפת האוקיינוס העמוק שומרת על יציבה 2-4 ° C, אבל ציוד עשוי להיות משוגר ממיסים טרופיים משטח שבו הטמפרטורה עולה על 30 מעלות צלזיוס. ⁇ rmal יכול לגרום למתחים לא מתאימים, במיוחד במקרים רבים-חומריים. פלדות פרקטיות רגישים לממשק מבוזר חזק, כולל מעבר נוקשות-למחץ בטמפרטורות נמוכות, אשר חייב להיות מנוהל בקפידה על ידי לציין ⁇ עם טווח חום עם חום (דלקתיים) חום-אווירהכולל, כולל משקף חום-דלקת תחתית, כולל משקף חום-אווירה).

Seawater Chemistry ו-Corrosion Drivers

פני הים מים הוא פתרון של 3.5% נתרן כלוריד עם pH ליד-ניטרלי, אבל בעומק הכימיה מתפתחת: רמות חמצן עלולות לרדת באזורי חמצן מינימליים (OMZ), בעוד שסולפיד מימן יכול לצבור ליד ventsic COthermal סגסוגת. סגסוגת אלה מקומי עשוי לייצר תנאים אגרסיביים של הגנה צלולה, קירור, וסיוע סביבתי, בנוסף, הפיכה גליקוליאלית בין תאים איטיים, ולכן גם כן, יש צורך יותר של נוזל, אך ורק לחץ דם נמוך יותר, אך ורק על ידי תאים מהירים יותר, אך ורק על ידי תאים מהירים יותר, אשר מופעלים.

Biofouling ומיקרוביולוגית השפיעה על קורוזיה (MIC)

אפילו בחיידקים חסרי אור, המיקרואורגניזמים יוצרים ביוסרטונים המשפיעים על קיננטיקה של קורוזיה. Sulfate-reducing חיידקים יכולים לייצר סוליד מימן, מאיץ סדקים של פלדות אל-חלד רגישים, בעוד שיעור המאקרו-קוגניבה מקומית עדיין מקטין את הפחתת ה- MIC נשאר דאגה משמעותית עבור מתקנים ארוכי טווח.

בחירה מכנית וגופנית

לאור ההקשר הסביבתי, יש להעריך סוללה של תכונות מכניות, אין רכוש אחד שולט; הממשק ביניהם קובע חיי שירות וסיכון כשל.

כוח-ל-Weight Ratio ו-Stiffness Specific

פעולות הרמת עמוק הים, המופעלות מרחוק על ידי השכרת רכב, ומגבלות buoyancy כל להציב פרמיה על הפחתת משקל מסיבית. פלדה גבוהה סטרנגית נשאר בשימוש נרחב, אבל ⁇ טיטניום כמו Ti-6Al-4V מציעים כוח ספציפי (strength /density) כמעט 1.5 פעמים כי של פלדה אינטנסיבית, תוך שמירה על קירור עמוק של פחמן חזק (F) יכול לעתים קרובות למנוע ירידה במשקל נמוך יותר, אבל לא ניתן לחץ נמוך יותר של לחץ דם נמוך יותר, אבל כוח איטי יותר.

קשיחות ופגיעה בסובלנות

בהיעדר גישה משטחית מלאה, מבנה פלדה מחוספס או hull מורכב חייב לסבול פגמים בייצור קטנים ללא שבר. Fracture קשיחות מטריים כגון KIC ו- CTOD (Crack Tip Displacement) מוגדרים בתקנים כגון FLT: 0DNV-STF101FLT:1 עבור מערכות צינורות אולטרה-מדבקות גבוהה, שמירה על קריטריונים מספיקים בלחץ נמוך (מתקני סגסוגת נמוכה) כי הוא כרוך חומרים דחיסה נמוכה יותר מורכב לחץ נמוך יותר (מתקני לחץ).

עייפות וארוכות-קלות דור

רכיבים תת-ימיים, במיוחד אלה הקשורים לעליה דינמית, שרשראות מחוסמות, וחיזוק נשקים ממניפולטור, חווים מיליוני מחזורי עומסים. Seawater באופן משמעותי מפחית את הגבלת הסיבול בהשוואה לאוויר, תופעה המכונה תנודות קורטוזיות חשובות של חומרים מדמייקים, למשל, מאחיזת חומרים הנדסתיים-אוויריים, אשר לעתים קרובות משקף מצב הגנה קטורד, אשר מזהה כי ניתן עדיין להתקיים על ידי מבנים קטנים של מחזורי של חומרים סגסוגת 1.

ללבוש והתנגדות גלית

פירים רוטטים, חותמות, ומפרקים במערכות הידראוליות חייבים להתנגד לגרד, במיוחד כאשר מתכות דומות פועלות תחת לחץ מגע גבוה במים.מאפיינים הטריביולוגיים העניים של טיטניום, למשל, יכולים להוביל לטיפולים חמורים, אלא אם כן טיפולים משטחיים כגון משככי מים או ציפויים של רוקנר מופעלים.

התנגדות קורוזיה ועזרה סביבתית

קורוזיה שולטת בדיאלוג הברירה החומרי לחומרה עמוקה בים.הגישה המסורתית מסתמכת על בחירת חומרים פסיביים מטבעם במים ים או על שילוב חומר פחות אצילי עם מערכת הגנה קטוודית חזקה.

אלובים פסיביים וגבולותיהם

פלדות סטטיות שואבות את התנגדות ההשחה שלהם מסרט פאסיבי עשיר כרום (כ-Abn-rich tarosion) של מימן, עם זאת, בתנאי קרינת מימן של כרום (Ricial-Ricial) הנחושים לעתים קרובות בטמפרטורות C625-R (PR=%Cr + 3.3xMo + 16xN) מספקים דירוג: עם סגסוגת גבוהה יותר מ-N, כמו CR.

תאימות Galvanic Compatibility

כאשר פלדות אל-חלד, טיטניום, ופלדה פחמן coexist באסיפה תת-ימית, סדרה גלילבנית תרשים ספציפי למים הים חייב להנחות את העיצוב.פלדה פחמן יהיה corrode מעדיפים באופן זמני אלא אם מבודד או מסולק באופן דרמטי באזור פני השטח יחסית לרכיבי מתכת סגסוגתיים מוגבלים, כגון בתוך מיכלי פחמן של בדיקות אוויריות עמוקות, ליצור תנאים אלקטרוליטיים מעורבים כי חיזוי נוסף של מודלים של ברזל, לעתים קרובות, אך ורקד מתכתי מתכתי, הוא צורך מרכזי, אך ורקד מתכתי, אך ורקד מתכתי, הוא לעתים קרובות, 000 ריכוזיים, 000, 000 ליטרים.

הידרוגן Embrittlement ו-Sulfide Stress Cracking

תנאי שירות Sour - אפילו ריכוזים קלים של sulfide מימן - נמוך באופן דרמטי את הסף עבור לחץ קיפול לחץ סדקים (SSC) בפלדות סטריאנט גבוהה. ISO 15156 / NACE MR0175 סטנדרטי מגדיר מגבלות חמורות (בדרך כלל HRC 22 עבור פחמן וסגסוגת נמוכה) ומספק רשימות חומר מוסמך סביב מהירויות הידרומטר או שמן מסוים של HSET2 יכול לענות על לחץ חזק של לחץ דם חזק ללא קשר עם לחץ חזק של סרטן חזק של טיפול חזק (Ric) אשר לעתים קרובות לחץ דם חזק של לחץ חזק של מערכת הגנה צלולה של C2 CRC 2S2 CRMD) ומספקת לחץ חזק ללא קשר עם לחץ חזק של אבטחה חזק יותר ויותר) ומספקת לחץ חזק של אבטחה חזק של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חזק של אבטחה חזק של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה CRM מופעלת אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של אבטחה חריפה של פחמן CRC 22 עבור פחמן CRC 2K2S2S2S2S2 CRM מופעלת אבטחה חריפה של פחמן CRC 2K2S.

כיתות חומריות לפעילות עמוקה

עם קריטריונים הבחירה שנקבעו, היא הרסנית לבחון את המשפחות העיקריות של חומרי הנדסה המועסקים כיום, כל אחד עם כוחות טבועים וסחר-offs.

High-Strength Low-Alloy (HSLA) Steels ו- Carbon Steels

ציונים HSLA משופרים כמו AISI 4140, 4340, וגרסאות offshore קנייניות להשיג נקודות תשואות של 690 MPa או יותר עם יכולת טובה. הם יוצרים את עמוד השדרה של תשתיות תת-ימיות, כולל מרכיבים ראשיים, מבנים חד-צדדיים וכלי לחץ אלה.החלים שלהם הוא קורוזיון חזק ביותר, הדורש מערכת ציפוי חזק (הת רמה גבוהה של ספקטרום, 000) בשימוש לעתים קרובות על ידי פרוטוקולים מיוחדים מחוסנים עמוק.

פלדות ללא סטטי: דו-חמצני, סופר-דופלקס, ואוסטניטי

פלדות שלב סופר-דופלקס (UNS S32750, S32760) משלבות כוח גבוה (yield -550 MPa) עם לחץ כבד בולט קורוזיה סדקים התנגדות, הצבתם כבחירה יעילה עבור מפולני מים עמוקים, צינורות חם מעל 9) ו-Virved Passives (Ostenitic ציונים כמו 316L הם מוגבלים ללא ביקורתיים עבור מים עמוקים, כגון טווח חום N2, 000) גבוה, 000 גבוה יותר, 000.

טיטניום טיטניום Alloys

השילוב של חסינות למים ים קורוזיה, צפיפות נמוכה (4.5 גרם / ס"מ3), וכוח ספציפי גבוה הופך את טטניום חומר ההתייחסות עבור חומרים תת-קרקעיים מאוישים (למשל, Ti-6Al-4V סגסוגת מונעת במהירות של לחץ כבד של כלי רכב של פחמן-עלים).

ניקל מבוסס וקובלט מבוסס Superalloys

עבור משטחים של חותם, מעיינות, מזרזים, ופנים שסתום כי חייב לשרוד את קורוזיה של קריפט ואפקטים גליוניים, ניקל-כרום-מו-מו-מו-מופתעים כמו Alloy 625 או Alloy C-276 עומדים בפני סגסוגת כוח קריטי על פני השטח המהיר שלהם, אשר מקבל התנגדות גבוהה יותר לשחית וקורוזים, בעוד המבנה המקסימלי של סגסוגת גבוהה של כל אלה של מעל פני השטח העליון של מעל ל-ה גבוהה של כל אלה.

חומרים פולימרים ו-Elastomers

Polymers לשרת נרחב במערכות חותם, בידוד חשמלי, מודולים גמישים, ונושא פני השטח. Thermoplastics כמו פוליeTheretherketone (PEEK) ופולימיד-מיידיד (PAI) מספקים כוח דחיסה גבוהה, לחות נמוכה, והתנגדות כימית מעולה, מה שהופך אותם מתאימים למושבים ו טבעות אחוריות בעומק האוקיינוס המלא.

מיצגים מתקדמים ו-Stactic Foams

סיבים פחמן מחזקים פולימרים המשמשים יותר ויותר עבור hulls לחץ AUV, שבו הנוקשות הספציפית שלהם וחתימה מגנטית נמוכה הם יתרון. מבנים זעזועים פילמנט יכול להשיג עוביים קיר כי יהיה בלתי אפשרי עם מתכות ועדיין מתנגד קריסת התמוטטות. עם זאת, חומרים מורכבים סופגים כמויות קטנות של מים תחת לחץ, אשר יכול להטיס את טמפרטורת המעבר זכוכית נמוכה יותר לאורך זמן.

Ceramics ו Ceramic-Metals

אלומיניום, zirconia, ו סיליקון קרמרס מועסקים במכשור עמוק ים שבו קשיחות גבוהה, צפיפות נמוכה, וחסינות קורוזיה מלאה נדרשים. Piezoelectrics ב ranar Transducers ו-resistantin הלחץ עמידים בשילוב חלונות חרסניים עבור קרמיקה מבודדים הם דוגמאות בולטות.

מרק, הצטרף ושיקולי מחזור חיים

בחירה חומרית קשורה באופן מורכב לאופן שבו מרכיבים יוקמו, יפורקו, ותיקון. חומר שעומד בכל הדרישות הטכניות אך אינו יכול להיות מחוספס או מכוונן לסובלנות הנדרשת עדיין ניתן לדחות.

חתלתול ו- Weld Overlay Compatibility

עבור פלדה גבוהה סטרוגית, טרום חימום וטיפול חום לאחר מגובן (PWHT) לוחות זמנים של סגסוגת יש להתאים את עקומת המזג של ⁇ כדי למנוע את האזור המושפע חום (HAZ) לרכך או סדק.על-דופלקס אלקטרון תכונות פלדה חמוצת לחץ על מנת לשמור על איזון חום תקין / קצבה, שמירה על קשיחות ושחיתות כאשר זיהומים נמוכים יותר של נוזל מתכתי פחמן-ידי פחמן-ידי זיהום.

בולטינג ו-Slelefaces

(ב) באמצעות חרטות עמוקות ים נחשפים למתח גבוה ולסיכון של corrosion החרוטים החשופים תחת ראשים של ברגים פלדה נמוכה-alloy הם porcelain-lined או מצופים, אבל עבור יישומים קבועים, מצעים חזקים של צבעי הגנה על גבי מים, או קיבוציים רחב יותר מפורטים (מכסים) של דלק רך וגביע קשה הוא אתר משותף של אלקטרו-אופטימי (Fite) המכיל חומרים מכחול).

מערכות טיפול והתאמה

מעבר לנכסים חומריים גדולים, הנדסה פני השטח ממלא תפקיד מכריע באמינות עמוקה ים. Fusion-bond epoxy (FBE) ציפויים חסימת משטח נשאר סוס העבודה עבור צינורות פלדה וחברים מבניים, עם פסגות פוליאוריטות מתווספות להתנגדות השפעה במהלך פריסה. עבור רכיבי ROtanium, aodizing משפרת את העשבים ניתן להשתמש כדי ליצור משטחים מתאימים.

ייצור תוספת וכבישים עיבודים

אבקת לייזר אבקת היתוך ו-Wi-arc תוספת ייצור של מרכיבים ליד-net-shape בחומרים שקשה למכונה, כגון Inconel 718 או Ti-6Al-4V, עם תכונות יריבות או עודף חומר wrought.היכולת להדפיס ערוצי קירור תואמים ופוסטים מורכבים מקצרים את זמני ההובלה עבור כלי רכב עמוקים של משקעים.

בדיקה, Qualification ו- Standards Framework

הקושי הקיצוני של שחזור חומרה כושלת מן קרקעית הים גורם בדיקות אימות חשוב ייחודי.חומרי הסמכה בדרך כלל עובר דרך רצף של בדיקות קופונים, חשיפה תאית היפרברית ברמת רכיב, וניסויים ימיים בקנה מידה מלא.

(החליפים נבדקים עבור שיעור הקורטוזיה (ASTM G48 עבור פיזור, ASTM G61 עבור קוטב רב עוצמה מחזורי), תכונות מכניות בטמפרטורה נמוכה (tensile ו Charpy per ASTM E8/E21 ו- E23), ו- ECRIOS CLD RECTIONS (S לחץ כבד בבדיקת סימולציה של מים).

שיטות בדיקה לא הרסניות (NDE) מותאמות לחומרים עמוקים הים כוללים בדיקות קוליות בשלבי-ריי עבור נביחות מסוגים, קידוד ממוספרות עבור חלקים המיוצרים באופן תוספתי, ניטור פליטה אקוסטי במהלך בדיקות הוכחה היפרברית.האתגר של בדיקת חומרה בשירות בעומק הוא המניע פיתוח של כלי בדיקה אוטונומיים עם לייזרים ומערךים עכשוויים שיכולים לפעול ללא זיהוי פיזיקלוגרפיה.

מערכות זמן ארוכות-חיים אוטונומיות: כיוונים חומריים עתידיים

בעוד התעשייה רודפת לתחנות אוויריות אוטונומיות לחלוטין, רשתות החיישן ומערכות כריית קרקעית הים שחייב לפעול במשך עשרות שנים ללא התערבות, בחירה חומרית מתפתחת מעבר לביצועים פסיביים. ציפויים עצמיים המבוססים על סוכני ריפוי מיקרו-מבודדים, מראים הבטחה בבדיקות מעבדה על ידי תיקון שריטות ושיקום של מערכות הגנה על אבטחה מתוחכמות יותר ויותר, אשר מחקה את הארכיטקטורה המוערכת של פגזים עמוק-אווירה, מאפשרים חיישנים חיישנים פתורים אחרים, אך ורק ל-לכאורה לא ניתן לבצע פעולות אבטחה מורכבות יותר ויותר.

כיוון מתפתח נוסף הוא השימוש בסגסוגת גבוהה (HEAs) עבור יישומים עמוקים ים. מסוים HEAs מבוסס על מערכת CoCrFeNiMn הפגינו עמידות קורוזיה יוצאת דופן במי ים מדומה בשילוב עם כוח גבוה וקשידות שבר.התנהגותם תחת טעינה קטודית בנוכחות sulfide מימן היא כעת נחקרת, ותוצאות מוקדמות מציעות כי כמה יצירות עשויות להיות מסגסוגת חומרים מתקדמים, כמו גם אם הוא עשוי להיות מסגסוגת חומרים קריטיים.

הנחיות מעשיות לבחירה חומרית במעמקים קיצוניים

ציור על ניתוח ה-Foregoing, זרימת עבודה מעשית של בחירה יכול להיות מסונתז עבור עיצובים חדשים של ציוד עמוק הים:

1. (FLT:0)Define את מלוא הספקטרום הסביבתי:FreaLT:1 , פרופיל טמפרטורה, חמצן, פעילות ביולוגית, ומזהמים כימיים פוטנציאליים. Includes, תפעול, ושיקום שלבים.
2. (FLT:0) ,Establish חובה מכני תכונות:FreaLT:1 מינימום כוח תשואה, קשיחות שבורה בטמפרטורה הנמוכה ביותר, עייפות עבור רכיבים דינמיים, וללבוש התנגדות לחלקים נעים.
3. (FLT:0)Screen for corrosion Resistance:031) השתמש ב-PreN for נירוסטה, לבדוק תאימות גליונית עם מתכות צמודות, ולקבוע צורך בהגנה על קטוודית או ציפויים.
4. (ב) ⁇ :0) מגבלות ייצור: ⁇ 1 (Weldability, machinability וזמינות בצורות הנדרשות (plate, bar, forging) זמני להוביל, במיוחד עבור סגסוגת ניקל טיטניום.
5. ניתוח הסחר של פורפור: FLT:1 וייתר עלות החומרית הראשונית נגד הסיכון למעגל החיים, בהתחשב בכך שריוול ותיקון של רכיב כושל עשוי להיות סדר גודל יקר יותר מהחומר עצמו.
6. (FLT:0)Qualify באמצעות בדיקות:FLT:1hav קופון ו- Hyperbaric, קורוזיה ובדיקות עייפות לסטנדרטים מוכרים.עבור חומרים חדשים, כוללים חשיפה ארוכת טווח למים טבעיים בטווח הארוך בעומק המיועד אם אפשר.
7. (FLT:0) הנחות ושירות מעקב: ההרחבה 1 (FLT:1) לשמור על דו"ח בחירה חומרי שעוקב אחר כל החלטה, והטמיע פיקוח מצב שבו ניתן לאמת הנחות במהלך המבצע.

היישום השיטתי של קריטריונים אלה אפשר את הפעולה הבטוחה של מערכות ייצור תת-ימי באלפי מטרים של מים, תת-קרקעי מחקר תת-קרקעית, וכבלי תקשורת טרנס-ים.כפי שהמהנדסים מכוונים ל-11,000 מ"ר עומק, ערכת הכלים ממשיכה להתרחב, אך העקרונות של סיווג סביבתי יסודי, בדיקות כישורים חזקים ועיצוב שמרני נשאר העוגן של בטיחות וביצועים בים עמוקים של זמינות גבוהה של קרינת מים ולהפחית את הנתונים בטווח הארוך יותר.