Derin Okyanusun Çevresi
Herhangi bir malzeme değerlendirilmeden önce, operasyonel çevre, mümkün olduğunca çok sayıda granularite ile tanımlanmalıdır. Deep-sea koşullar, yer, derinlik ve oksijen içeriği, pH, mevcut ve konumsallıkları değiştirme gibi derin ve derinlikle ilişkili parametrelerle ilgili olarak, düşük sıcaklıklar azalırken, düşük sıcaklık, agresif deniz suyu kimyası ve biyolojik aktivite gibi faktörler karmaşık şekillerde etkileşime girer; örneğin, basınç, oksijen içeriğine tepki reaksiyon kinetiğine göre ısıtılır.
Hidrostatik Baskı ve Mekanik Etkileri
Basınç, yaklaşık 0.1 MPa'nın deniz suyunun metre başına derinlikle artar. Ortalama miktarda metalik betonun derinliğinde (6.000-11.000 m) ), malzemeler 110 MPa'yı aşan dış baskıya sahip olmalıdır.Bu muazzam ezgi gücü, sıkıştırıcı betonarme sınırlarının ötesindeki çatlakları da nadiren azaltır ve metallerin verim davranışını değiştirebilir.
Low-Temperature Embrittlement ve Termal Gradients
Derin okyanus gezisi, sabit 2-4 °C'yi korur, ancak ekipman, 30 °C'yi aşan ısıtıcı sıcaklıkların (NDT) en düşük hizmet sıcaklığının altında ısıtılması gereken ısıtılması gereken ısıtıcı bir ısı geçişi ile ısıtılabilir.
Seawater Chemistry ve korozyon sürücüleri
Yüzey deniz suyu, yakın bir pH ile 3.5% sodyum klorür çözümüdür, ancak kimyanın gelişimi: oksijen seviyelerinin oksijen minimum bölgelerinden (OMZ), hidrojen sulfidinin yakın bir şekilde toplanması gerekir. Bu nedenle, sadece kurutulmuş olan agresif koşullar üretir, crevice korozyonu ve çevresel olarak yardımcı olur. Ayrıca, soğuk metaller arasındaki ısıtılır ve deniz kirliliğinin yüksek iletkenliği ile daha yüksek iletkenlik sağlar.
Biyofouling ve Microbiologically Influenced korozyon (MIC)
Hafif olmayan abyslerde bile, mikroorganizmalar uzun vadeli tesisatlar için önemli bir endişe oluşturur.Sovma bakterileri, hidrojen sulfid üretebilir, hassas paslanmaz çeliklerin çatlakları hızlandırır, ancak makrofouling oranı yüksek çözünürlükte paslanmaz çelikler veya bakır-nckel alaşımları bastırabilir.Mevcut biyofilm ile ilgili bazı uygulamalar arasındaki etkileşimler ve biyofilmdeki bazı biyofilmlerin etkisi altında yatan toksik maddelere izin verir.
Core Mekanik ve Fiziksel Seçme Kriterleri
Çevre bağlamına bakıldığında, mekanik özelliklerin bataryası değerlendirilmelidir. Tek mülk egemen değildir; aralarındaki Interplay hizmet hayatı ve başarısızlık riski belirler.
Güçlü-to-Weight ve Özel Stiffness
Derin deniz kaldırma işlemleri, uzaktan kumandalı araç ücretleri ve büyük korozyon direncine sahipken, yüksek çözünürlükte çelikler yaygın olarak kullanılabilir, ancak Ti-6Al-4V gibi titanyum alaşımları aşırı basınç taleplerinde (güç/düşük) yüksek çözünürlükte ve testlerde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte daha düşük basınç sağlar.For under deniz basıncı gemilerinde yüksek çözünürlükte, cam kaplamalarda daha düşük basınç basıncın azalmasına rağmen, bu sertleştirici malzemelerden daha düşüklüğün arttırılması gerekir.
Sertlik ve Hasar
Yüzey erişimin tam olarak yokluğunda, kaynaklanmış bir çelik yapısı veya kompozit hull, kırıklık sistemleri olmadan küçük üretim kusurlarına tolere etmelidir.KIC ve CTOD (Crack Tip Açılış Displacement) gereksinimleri, standartlarda tanımlanmıştır.FDNV-F101) ile optik boru hatları için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Fatigue ve Long-Cycle Durability
Subsea bileşenleri, özellikle dinamik yükselişçüler, mooring zincirleri ve reciprocat manipülatörü kolları ile ilişkili olanlar, milyonlarca yük döngüsü deneyimliyor.Deniz suyu, daha sık sık sık kullanılan yorgunluk dayanıklılık limitlerini azaltır.[Döneticileri, deniz demirleme zincirleri tasarımı, örneğin, titanyum alaşımlarının yüksek çözünürlükte gösterdiği bir basınç artışın sürekli olarak ortaya çıktığını gösteriyor.
Giysi ve Galling Direniş
Örneğin, yüzeysel kaplamalar veya seramik kaplamalar gibi sert yüzeylerde yüksek temas baskıları altında çalışan, özellikle de sudaki yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylerde bulunan yüzeylerde ısıtılır ve sık sık sık sık sık kullanılan kapaklar için, yüksek çözünürlükte veya beton kaplamalarda bulunan yüzeylerde bulunan yüzeylerde çalışır.
Korozyon Direnişi ve Çevre Asistanı
Korozyon, derin deniz donanımları için malzeme seçimi diyaloğuna hükmediyor. Geleneksel yaklaşım, deniz suyunda doğal olarak pasif olan veya sağlam bir kedihodic koruma sistemi ile daha az asil bir malzeme birleştirmektedir.
Pasif alaşımlar ve Sınırları
Paslanmaz çelikler, bir kromatyum-zengin pasif filmden korozyon direncini elde edebilir. Ancak, oksijenli bir ısıtılmış gaz borusu, yüksek çözünürlükte bulunan alüminyum veya hiper-duksörlerin altında korozyona neden olabilir.
Galvanic Uyumluluk
Çelikler, titanyum ve karbon çelik alt deniz montajlarında, bir galvanic serisi, deniz suyu için özel bir seri tasarlamamalıdır. Karbon çelik, yüzey alanında izole veya dramatik bir şekilde ölçeklendirilmeden önce tercih eder ve alüminyum taşan su girişleri için temel bir şekilde kullanılır, betonarmeler için daha fazla karbon çelikler, daha fazla hassas bir şekilde kullanım için gerekli olan temel güvenlik önlemleridir.
Hidrojen Embrittlement ve Sulfide Stres Cracking
Yüksek çözünürlükte çelikler için yüksek çözünürlükte (SSC) ile yüksek çözünürlükte çelikler için yüksek çözünürlükte silikonlu yüzeyler için yüksek çözünürlükte (NACE MR0175 standart sertliği limitleri (tipik olarak HRC 22) ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan silikonlu silikonlar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan silikonlar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Deep-Sea Operasyonları için Malzeme Sınıfları
Yapılan seçim kriterleri ile, bugün kullanılan mühendislik materyallerin birincil ailelerini incelemek, her biri doğal güçlü ve ticari-offlarla.
Yüksek-Strength Low-Alloy (HSLA) Çelikler ve Karbon Çelikleri
HSLA, 4140, 4340 gibi notlar ve özel deniz çeşitleri 690 MPa veya iyi kaynaklanabilirlik ile güçlü bir şekilde elde edilir.Sürekli çelikler ve baskı gemileri dahil olmak üzere, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan çelik kaplamalar ile daha yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.
Paslanmaz Çelikler: Duplex, Super-Duplex, ve Austenitic
Süper karmaşık paslanmaz çelikler (UNS S32750, S32760) yüksek gücü birleştirir (yinesel olmayan - 550 MPa) olağanüstü klorür stres korozyon çatlakları ile onları, pahalı su yalıtımları için uygun bir seçim olarak konumlandırır (örneğin, SCULLN08367), en agresif ısıtılmış ısıtımı için sınırlı kalır.
Titanyum ve Titanyum Alaşımları
Deniz su korozyonuna bağışıklık kombinasyonu, düşük yoğunluk (4.5 g/cm3) ve yüksek spesifik güç, titanyumu insanlı submersible basınç hulls (örneğin, Ti-6Al-4V hulls derin-submergence araçları ile karşılaştırıldığında yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Nickel-Based ve Cobalt-Based Superalloys
Yeraltı yüzeyler için, 625 veya Alloy C-276 gibi metalik yüzeyler, yüksek molybdenum içerikleri, yüksek çözünürlükte korozyon ve galvanic etkiler, ancak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.
Polimerik Malzemeler ve Elastomerler
Polimerler, yüksek sıkıştırıcı güç, düşük nemlendirici ve mükemmel kimyasal direnç sağlar ve kapaklar için uygun ısıtılır.Depresif betonlar genellikle nitrik (PE) ve poliamid-imide (PAI) yüksek basınçlı basınç reaksiyonları sağlar.
Gelişmiş Kompozitler ve Syntactic Köpükler
Karbon fiber takviye polimerler AUV baskısı için giderek daha fazla hulls için kullanılıyor, yüksek spesifik sertlik ve düşük manyetik imzalarının ASTM D570 ve proje bazlı yüzeylere karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte küçük bir mikrosferler ile karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte küçük miktarda su tasarrufu sağlar.
Seramikler ve Seramik-Metal Hybrids
Işık, zirconia ve silikon ışın seramikler derin yeraltında kullanılan metalik kaplamalarda, yüksek sert, düşük yoğunlukta ve tam korozyon bağışıklıka ihtiyaç vardır.Tesli yüksek çözünürlükte, örneğin metalik kesme noktalarında, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüzeyler için yüksek çözünürlükte kullanılır.
Kumaşlama, Katılmak ve Yaşam döngüsü
Malzeme seçimi, bileşenlerin nasıl üretileceğine, bir araya getirilip onarılacağına bağlı olarak, tüm teknik gereklilikleri karşılayan bir malzemedir, ancak gerekli toleranslara güvenilir olarak kaynaklanamaz veya makineli olabilir.
Kaynak ve Weld Overlay Compatability
Yüksek güçlü çelikler için, ön ısıtma ve posta sonrası ısı tedavisi (PWHT) programları, iki katın ısıtılması için alaşımın eğimli bir bölgeye (HAZ) ısıtılması veya çatlakları yumuşatmak için hassas ısı giriş kontrollerini sağlar.
Bolting ve Turn Interfaces
Derin deniz montajlarında daha hızlı olan kişiler hem yüksek gerilime maruz kalır ve yumuşak gazlı bir tüp parçasının altında birleştirici tasarıma sahiptir; gazlı kapaklar için malzeme seçimi (expanded Paint, spiral-wounds) elektrokimyasal uyumluluk dikkate alınmalıdır.
Yüzey Tedavisi ve Kaplama Sistemleri
Katı malzeme özellikleri ötesinde, yüzey mühendisliği derin denizlerde önemli bir rol oynar.FBE-bonded epoxy (FBE) kaplamalar çelik boru hatları ve yapısal üyeleri için, yüksek dağıtım sırasındaki etkisi için eklenmiş olan poliurethane uygulamaları ile çalışır.In yüksek giyimli yüzeyler için, dolgulu arabirimler, kaplamalar ile dayanıklı kaplamalar kullanılarak kaplamalar yapılır.
Katkı İmalatı ve Gelişen İşleme Yolları
Lazer toz yatak füzyon ve tel-arc katkı üretimi, yakın-sonradaki parçaların makineye zor olan, Inconel 718 veya Ti-6Al-4V gibi, rakip veya eklenmiş malzemeye sahip özelliklerle, uygun soğutma kanalları ve integral sensör hatlarının üretimini, derin denizlerin ekranlarının sabitleştirilmesi için zor olan parçalara eklenmeleri için daha fazla eklenme seviyesi ile daha fazla şekilde imal edilir.
Test, Kazanılan Derece ve Standartlar Çerçeve
Deniz zemininden başarısız donanımın geri alınmasının aşırı zorluğu, benzersiz bir şekilde önemli bir şekilde test yapar. Malzeme yeterlilikleri genellikle bir kupon testleri dizisi ile devam eder, bileşen düzeyinde hiperbaric odaları maruz kalmaktadır ve tam ölçekli deniz denemeleri.
Kuponlar korozyon oranı için test edilir (ASTM G48 for pitting, ASTM G61 for Çevrimsel güçlü polarizasyon için), düşük sıcaklık (daha yüksek sıcaklık ile mekanik özellikler (örneğin, ASTM E8/E21 ve E23) ve çevresel çatlakları (daha düşük su basıncı testleri) ile sabitlenebilirlik sistemi, yüksek çözünürlükte bulunan bir güvenlik faktörü ile sabitlenebilirlik sistemi ile sabitlenebilirlik sağlar.
Derin deniz malzemeleri için uyarlanmış olan tahrip edici inceleme (NDE) yöntemleri, fiziksel temassız yapılar için kullanılan lazer ultrasonik testlerin fazlı-array ultrasonik testlerin geliştirilmesini içerir.Inkütürel kopyalar ve oarography, hiperbaric kanıt testlerinde algılamak için kullanılır.
Özerk Uzun Yaşam Sistemlerine Doğru: Future Material
Endüstri tamamen otonom derin deniz istasyonları, sensör ağları ve deniz yatak madenciliği sistemleri müdahale etmeden on yıllardır faaliyet göstermesi gerektiği gibi, malzeme seçimi pasif performansa karşı gelişendir. Ayrıca, mikroenkapsörel basınç hulls'ta gerçek zamanlı olarak onarım ve hasar geri yüklemeye izin verir. Bio-inspiredlı fiziksel güvenlik sistemlerine rağmen, fiziksel güvenlik standartlarının katlanarak entegre edilmesiyle birlikte gözlemlenen kaplamalar yapılır.
Bir diğer ortaya çıkan yön, yüksek güç ve kırıklık ile aşırı sağlanmış alaşımların kullanımıdır (HEAs) Derin deniz uygulamaları için.Bazı HEAs, CoCrFeMn sistemine dayanan bazı kompozisyonların, bu tür koşullardaki geleneksel nikeller ile birlikte yüksek güç ve kırık deniz susu ile son derecelendirilmesini önerir.
Aşırı Derinliklerde Malzeme Seçme için Pratik Kılavuz
Mevcut analiz üzerine çizim, pratik bir seçim akışı yeni derin deniz ekipmanları tasarımları için sentezlenebilir:
- [FONT:0) Tam çevresel spektrumu ifade edin: Derinlik aralığı, sıcaklık profili, oksijenasyon, biyolojik aktivite ve potansiyel kimyasal kirleticiler. dağıtım, operasyon ve kurtarma aşamaları içerir.
- [FONT:0)Establish zorunlu mekanik özellikler: Minimum verim gücü, en düşük sıcaklıkta kırılmak, dinamik bileşenler için yorgunluk dayanıklılık ve hareketli parçalar için direnç giymek.
- [FONT:0]Screen for korozyon direnci için:) Paslanmaz çelikler için PREN'yi kullanın, bitişik metallerle galvanic uyumluluğu kontrol edin ve kedikonic koruma veya kaplamaların gerekliliğini belirleme.
- [FONT:0]Evaluate Production kısıtlamaları: Weldability, machinability, ve gerekli formlarda (kömürücü, bar, forging) Assess özellikle de nikel ve titanyum alaşımlar için zamanlar.
- [FONT:0)Perform trade-off analizi:[Dönetici] Biz ilk malzeme yaşam döngüsü riskine karşı maliyete mal oldu, başarısız bir bileşenin geri dönmesi ve onarımı, malzemenin kendisinden daha pahalı sipariş olabilir.
- [FONT:0) Test yoluyla doğrulayın:[Dönetici: 1) Kupon ve bileşen düzeyinde hiperbarik, korozyon ve yorgunluk testleri, tanınmış standartlarda testler.Yeni malzemeler için, mümkün olduğunca uzun vadeli doğal deniz su maruziyeti içerir.
- [FONT:0)Document varsayımlar ve monitör servisi:[Dönetici: 1 ) Her kararı takip eden bir malzeme seçimi raporu koruyun ve operasyon sırasında varsayımları doğrulayabilmenin uygun olduğu durumlarda koşul izleme işlemine izin verin.
Bu kriterin sistematik uygulanması, alt deniz üretim sistemlerinin güvenli çalışmasını binlerce metrede etkinleştirmiştir, derin deniz araştırma altları ve trans-ocean telekomünikasyon kabloları.Mühendisler olarak, tam 11,000 m siper derinlikleri hedef alır, malzemeler aracıkit daha genişleyerek, sağlam bir çevresel karakterizasyon ilkelerine ve sağlam güvenlik testlerine ve muhafazakar tasarım derin okyanusta güvenlik ve performansların demiryolları kalır.