Titan in maritimen Anwendungen

Die Meerestechnik steht fortlaufend vor den harten Herausforderungen hoher Salzgehalte, hohen Drucks und starker Korrosion. Herkömmliche Werkstoffe wie Stahl und Kupferlegierungen weisen in Meerwasser kurze Lebensdauern, hohe Wartungskosten und einen schnellen Leistungsabfall auf: Stahlrohrleitungen können innerhalb von fünf Jahren durch Korrosion ausfallen, Kupfer-Nickel-Wärmeübertrager halten in heißem Meerwasser weniger als acht Jahre. Dies verursacht weltweit jährliche Verluste von über 50 Milliarden US-Dollar. Mit praktisch keinem Korrosionsabtrag, mehr als 30 Jahren Lebensdauer sowie geringem Gewicht und hoher Festigkeit ist Titan die ideale Antwort auf diese Herausforderungen.

Die Unersetzlichkeit von Titan beruht auf drei Kerneigenschaften:

• Korrosionsbeständigkeit: Der Passivfilm von Titan in Meerwasser widersteht bis zu 100.000 ppm Chloridionen, 100 ppm Schwefelwasserstoff und 80 °C heißem Meerwasser; die Korrosionsrate liegt bei <0,001 mm/Jahr.
• Geringes Gewicht: Seine Dichte beträgt nur 57 % der Stahldichte; bei einem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von 22 kann das Strukturgewicht um 30 %–40 % reduziert werden.
• Wirtschaftlichkeit über den Lebenszyklus: Die Anfangskosten liegen zwar beim Dreifachen bis Fünffachen von Edelstahl, doch das wartungsfreie Design über 30 Jahre reduziert die Gesamtkosten um 45 %.

Von Tiefsee-Erdöl- und Erdgasfeldern über Offshore-Windplattformen bis zu Polarforschungsausrüstung und militärischen Tiefseefahrzeugen gestaltet Titan durch technologische Innovation und höhere Standards das Werkstoffsystem der Meerestechnik neu. Diese Fortschritte verbessern nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern stärken auch die maritimen strategischen Fähigkeiten eines Landes.

Die Einsatzbereiche von Titan in der Meerestechnik umfassen:

• Meerwasserkühlsysteme
• Meerwasserentsalzungsanlagen
• Tiefsee-Erdöl- und Erdgasförderung
• Schiffbau
• Atom-U-Boote
• Ausrüstung für Meeresforschung und -detektion
• Offshore-Windenergieerzeugung
• Marine elektronische und akustische Ausrüstung

Meerwasserkühlsysteme

Meerwasserkühlsysteme werden in Schiffen, Offshore-Plattformen und Kernkraftwerken breit eingesetzt. Sie halten die Betriebstemperatur der Ausrüstung durch Wärmeaustausch zwischen Meerwasser und Kühlmittel aufrecht.

Aufgrund von Korrosion, Salzgehalt und mikrobieller Belastung des Meerwassers benötigen diese Systeme Werkstoffe mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, hoher Festigkeit und Langzeitstabilität. Die wesentlichen Vorteile von Titan sind:

• Korrosionsbeständigkeit: Wegen der hohen Konzentration an Chloridionen im Meerwasser müssen die Werkstoffe außergewöhnlich korrosionsbeständig sein.
• Festigkeit und Stabilität: Die Systeme müssen hohem Druck standhalten und benötigen daher hohe Festigkeit und langfristige Stabilität.
• Kosten und Wartung: Titan hat zwar höhere Anfangskosten, doch seine geringeren langfristigen Wartungs- und Austauschkosten machen es zur idealen Wahl.

Dank seiner hervorragenden Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion, seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und seiner langen Lebensdauer ist Titan der optimale Werkstoff für Meerwasserkühlsysteme.

Chalco-Produktkategorien

Standard: ASTM B338, ASTM B861, ASTM B862, ASTM B367, ASTM B265, ASTM B462, ASTM B363, ASTM B381, ASTM B363, ASTM B462, ASTM B381, ASTM F467, ASTM F468

Meerwasserkühlsysteme: Wie lösen Titanrohre Herausforderungen durch hohe Salzkorrosion und Kosten?

In 80 °C heißem Meerwasser halten Wärmeübertrager aus Kupfer-Nickel-Legierungen weniger als acht Jahre, während Titanrohre mit praktisch keinem Korrosionsabtrag und wartungsfreier Auslegung für 30 Jahre zur wichtigsten Aufrüstungsoption für Kühlanlagen von Schiffen und Kernkraftwerken geworden sind.

Leistungsvergleich zwischen Titan und Kupfer-Nickel-Legierung

Wie wählt man Titanrohre für Meerwasserkühlsysteme? (nach Anwendung)

• Niederdruck-Umlaufsysteme: Geschweißtes Titanrohr Grade 2 (ASTM B862) bietet niedrige Kosten bei ausreichender Korrosionsbeständigkeit.
• Kondensatoren in Kernkraftwerken: Nahtloses Titanrohr Grade 5 (ASTM B338) mit einer Druckbeständigkeit von ≥20 MPa.
• Schwefelhaltige Umgebungen: Titanrohr Grade 7 mit 0,2 % Pd ist gegen H₂S-Konzentrationen von >100 ppm beständig.

Konkreter Anwendungsfall für Meerwasserkühlsysteme

Meerwasserentsalzungsanlage Jubail, Saudi-Arabien: Titanrohr Grade 2 (ASTM B338) bei 110 °C mit einer Lebensdauer von 30 Jahren; die Wartungskosten liegen 60 % unter denen von Kupferlegierungen.

Meerwasserentsalzungsanlagen

Titan wird wegen seiner ausgezeichneten Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Korrosion in Meerwasserentsalzungsanlagen breit eingesetzt. Dazu zählen Strukturbauteile, Gehäuse von Wärmeübertragern, Leitbleche, Membranmodule, Rohrbündel von Mehrstufen-Flash-Wärmeübertragern (MSF) sowie Verdampferrohrbündel für Niedertemperatur-Mehrfacheffekt-Destillation (MED).

Elektrolytische Anti-Fouling- und Laserschweißtechnologien erhöhen die Wärmeübertragungseffizienz und Haltbarkeit der Ausrüstung zusätzlich. Die Anfangskosten sind zwar relativ hoch, doch eine Lebensdauer von über 25 Jahren reduziert die Wartungshäufigkeit deutlich und schafft einen Kostenvorteil über den gesamten Lebenszyklus.

Titanprodukte von Chalco

Wie wählt man Titanrohre für Meerwasserentsalzungsanlagen? (nach Anwendung)

• Mehrfacheffekt-Destillation (MED): Geschweißtes Titanrohr Grade 16 (ASTM B862) einsetzen; es widersteht Chloridionenkonzentrationen bis 40.000 ppm.
• Mehrstufen-Flash-Verfahren (MSF): Nahtloses Titanrohr Grade 2 (ASTM B338) mit 1,2 mm Wanddicke und Druckbeständigkeit ≥2,5 MPa einsetzen.
• Schwefelhaltige Umgebung: Titanrohr Grade 7 mit 0,2 % Palladium einsetzen; es hält H₂S-Konzentrationen von >100 ppm stand.

Anwendungsbeispiele

Meerwasserentsalzungsanlage Jubail, Saudi-Arabien: Titanrohre Grade 2 (ASTM B338) mit einem Rohrdurchmesser von 25 mm und 1,2 mm Wanddicke, Betrieb bei 110 °C, Auslegungslebensdauer 30 Jahre.

Meerwasserentsalzungsprojekt Tianjin, China: Geschweißte Titanrohre Grade 16 nach GB/T 26057 mit einer Tageskapazität von 100.000 Tonnen und Beständigkeit gegen bis zu 40.000 ppm Chloridionen.

Tiefsee-Erdöl- und Erdgasförderung

Die Tiefsee-Erdöl- und Erdgasförderung auf Offshore-Plattformen, in Unterwasserrohrleitungen und Unterwasserproduktionssystemen verlangt von Ausrüstungswerkstoffen Beständigkeit gegen extreme Bedingungen wie hohen Druck, niedrige Temperaturen, hohe Salzgehalte und starke Meeresströmungen. Deshalb müssen diese Werkstoffe eine hervorragende Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit sowie hohe Festigkeit besitzen.

Titan wird breit eingesetzt, weil es Spalt- und galvanische Korrosion bei Drücken über 30 MPa wirksam verhindert und bei doppelter spezifischer Festigkeit gegenüber Stahl einen Gewichtsvorteil bietet. Außerdem zeigt es ausgezeichnete Beständigkeit gegen sulf idinduzierte Spannungsrisskorrosion und erhöht damit Langzeitzuverlässigkeit und Sicherheit von Tiefseeausrüstung deutlich.

Von Chalco angebotene Titanprodukte

Vergleich zwischen Titan und Stahl

Anwendungsbezogene Werkstoffauswahl für die Tiefsee-Erdöl- und Erdgasförderung

• Bohrgestängeverbindungen: Titanlegierung Grade 29 mit 0,1 % Ruthenium einsetzen, um die Beständigkeit gegen Spaltkorrosion um 50 % zu erhöhen.
• Verbund-Steigleitungen: Titan-Stahl-Sprengplattierte Verbundrohre (ASTM B898) mit einer Scherfestigkeit an der Grenzfläche von ≥210 MPa einsetzen.
• Ventilsysteme: Titanlegierung Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) einsetzen, die den Schwefelwasserstofftest nach NACE TM0177 bestanden hat.

Anwendungsfall

Bei einem Tiefsee-Ölbohrprojekt im Golf von Mexiko verlängerte der Einsatz titan-stahl-sprengplattierter Verbund-Steigleitungen die Lebensdauer auf 25 Jahre, gegenüber acht Jahren bei herkömmlichen Stahl-Steigleitungen.

Bedeutung von Werkstoffen im Schiffbau

Schiffe, die dauerhaft Meerwasser ausgesetzt sind, benötigen korrosionsbeständige, feste und leichte Werkstoffe. Titan besitzt die doppelte spezifische Festigkeit von Stahl und eine überlegene Ermüdungsbeständigkeit. Es verlängert die Lebensdauer von Bauteilen, senkt Wartungskosten und reduziert das Schiffsgewicht, wodurch Geschwindigkeit und Nutzlast steigen. Seine Selbstschmierung und hohe Drehmomentbeständigkeit sorgen für einen stabilen Antrieb, während die Korrosionsbeständigkeit galvanische Reaktionen verhindert und die langfristige Zuverlässigkeit verbessert.

Von Chalco angebotene Titanprodukte

Standard: ASTM B265, ASTM B338, ASTM B861, ASTM B338, ASTM B861, ASTM B338, ASTM B861, ASTM B338, ASTM B861

• 

  Titanplatten3.7165 (Grade 5), 3.7235 (Grade 7)

  Einsatz für Außenplatten des Rumpfs, Decks, Schotten, Aufbauten und Hubschrauberplattformen.

• 

  Titanrohre3.7035 (Grade 2), 3.7065 (Grade 4), 3.7195 (Grade 9)

  Einsatz in Meerwasserrohrleitungssystemen für Kühlung, Ballast und Brandbekämpfung, in Hydrauliksystemen und Abgasrohren.

• 

  Titanprofile Grade 5, Grade 9

  Einsatz für Strukturträger, Spanten und Stringer des Rumpfs zur Gewichtsreduzierung.

• 

  Titangussteile Grade 5, Grade 7, Grade 9

  Einsatz für Propeller, Pumpengehäuse, Ventilgehäuse und Ruderblätter.

• 

  Titanbefestigungselemente Grade 5, Grade 5 mit Kupferbeschichtung

  Einsatz für Verbindungen der Rumpfstruktur, die Montage von Ausrüstung und Rohrleitungsverbindungen.

Vergleich zwischen Titan und Edelstahl 316

Anwendungsbezogene Werkstoffauswahl im Schiffbau

• Rumpfstruktur: Titanplatten Grade 5 (GB/T 3621), Dicke 10–50 mm.
• Antriebssystem: Titanschmiedeteile Grade 9 (ASTM B381), Torsionsfestigkeit ≥620 MPa.
• Rohrleitungsverbindungen: Titan-Kupfer-Verbundschrauben (ASTM F467) zur Vermeidung galvanischer Korrosion.

Atom-U-Boote

Atom-U-Boote werden durch Kernreaktoren angetrieben und verfügen über lange Unterwasserausdauer, hohe Tarnfähigkeit und starke Angriffskapazität. In extremen Meeresumgebungen sind sie hohem Tiefseedruck, Meerwasserkorrosion, Kernstrahlung sowie hoher Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt. Konstruktion und Materialwahl erfordern außergewöhnliche Festigkeit, Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit, damit sie unter strengen Anforderungen an Sicherheit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit langfristig stabil arbeiten.

Titan ist ein Kernwerkstoff für Atom-U-Boote und wird vor allem für Druckkörper, Antriebssysteme, Rohrleitungssysteme und akustische Einrichtungen verwendet. Seine Vorteile umfassen:

• Geringes Gewicht: Titan besitzt nur 57 % der Dichte von Stahl, reduziert das Gewicht des U-Boots deutlich und verbessert Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit, beispielsweise erreicht das russische Atom-U-Boot der Alfa-Klasse unter Wasser bis zu 42 Knoten.
• Große Tauchtiefe: Druckkörper aus Titanlegierung widerstehen Tiefseedrücken in über 900 m Tiefe; das russische Atom-U-Boot der M-Klasse erreicht Tauchtiefen bis 1.250 m.
• Nicht magnetisch: Verhindert die Erfassung durch magnetische Sensoren und erhöht die Tarnfähigkeit.
• Korrosionsbeständigkeit: Beständig gegen Meerwasser, Chloridionen und mikrobielle Korrosion, mit einer Lebensdauer von über 30 Jahren – fünfmal länger als Rohrleitungen aus Kupferlegierung.
• Strahlenbeständigkeit: Die Strahlenbeständigkeit von Titan macht es zur idealen Wahl für Atom-U-Boote, deren Reaktoren ionisierende Strahlung erzeugen.

Von Chalco angebotene Titanprodukte

Atom-U-Boote: Wie erreichen Titanlegierungen eine Tauchtiefe von 900 Metern und Tarnfähigkeit über den gesamten Lebenszyklus?

Verstärkung des Druckkörpers: Mit einer ELI-Auslegung mit besonders niedrigem Gehalt an Zwischengitterelementen erhöhen Druckkörper aus Titan die Tauchtiefe von 500 m bei typischen Stahlkörpern auf 900 m und entgehen der Erfassung durch magnetische Sensoren.

Tiefseelegierung Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)

• Sauerstoffgehalt ≤ 0,13 %, Bruchzähigkeit (KIC) ≥ 120 MPa·m½;
• Streckgrenze ≥ 825 MPa, bestandener hydrostatischer Test bei 110 MPa;
• Nicht magnetisch (magnetische Permeabilität ≤ 1,00005), verbessert die Tarnfähigkeit um 70 %.

Anwendungsbeispiele

Atom-U-Boot der Alfa-Klasse, Russland: Einsatz von Titanlegierungen Grade 23 und 3.7195 (Grade 9), Tauchtiefe 914 m, Geschwindigkeit 42 Knoten und Lebensdauer 40 Jahre; jedes U-Boot verwendet 3.000 Tonnen Titanlegierung.

Atom-U-Boot der Taifun-Klasse, Russland: Druckkörper aus Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo und Propeller aus Ti-6Al-4V, Tauchtiefe 500 m (maximal 1.830 m), Verdrängung 33.800 Tonnen und 9.000 Tonnen Titanlegierung pro Schiff.

Bemannter Tauchroboter Jiaolong, China: Druckkörper aus Titanlegierung TC4ELI, tauchfähig bis 7.062 m, mit 80 mm Rumpfdicke und einer Druckfestigkeit von 1.100 MPa.

Ausrüstung für Meeresforschung und -erkundung

Ausrüstung für Meeresforschung und -erkundung wird breit für die Überwachung der Meeresumwelt, hydrologische Untersuchungen, biologische Forschung und geologische Erkundung eingesetzt. Dazu gehören Unterwassersensoren, Hydrophone, Probenehmer, Tiefseelandegeräte und Driftbojen.

Erkundungsausrüstung arbeitet oft in Tiefsee- und Extremumgebungen und ist starker Meerwasserkorrosion, hohem Druck und niedrigen Temperaturen ausgesetzt. Bei langfristigen Unterwassermissionen muss sie nicht nur Korrosion und Bewuchs widerstehen, sondern auch Datengenauigkeit und zuverlässige Übertragung gewährleisten, damit die Forschungsergebnisse stabil und verlässlich bleiben.

Titanlegierungen spielen aufgrund ihrer hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und nichtmagnetischen Eigenschaften in wichtigen Komponenten eine entscheidende Rolle, beispielsweise:

• Druckkörper für Tiefseetauchfahrzeuge: Widerstehen dem Wasserdruck in 6.000 m Tiefe, etwa 60 MPa, und reduzieren das Gewicht gegenüber herkömmlichem Stahl um mehr als 40 %.
• Gehäuse für Sensoren und elektronische Geräte: Die geringe Magnetisierbarkeit und akustische Kompatibilität von Titan verbessern die Genauigkeit der Datenerfassung, beispielsweise durch 30 % weniger Störungen von Sonarsignalen.
• Rahmen für Unterwasserroboter (ROV/AUV): Leichtbau verlängert die Einsatzdauer und passt sich komplexen Arbeiten am Meeresboden an.

Von Chalco angebotene Titanprodukte

Vergleich zwischen Titan und Aluminiumlegierung

Anwendungsbezogene Werkstoffauswahl für Ausrüstung zur Meeresforschung und -erkundung

• Druckgehäuse: Titanlegierung Grade 23 mit KIC ≥ 120 MPa·m½ einsetzen, um Erkundungen bis zur vollen Meerestiefe zu ermöglichen.
• Roboterarme: Titanschmiedeteile Grade 9 mit einer Ermüdungsfestigkeit Δσ = 300 MPa für eine Tragfähigkeit von 200 kg einsetzen.
• Sensorgehäuse: Präzisionsgussteile aus Titan 3.7035 (Grade 2) mit einer Toleranz von ±0,1 mm einsetzen, um optimale Genauigkeit zu erzielen.

Anwendungsbeispiele

Bemannter Tauchroboter „Shinkai 6500“, Japan: Druckkörper aus Titanlegierung Grade 23 mit 80 mm Dicke und einer Tauchtiefe von 6.500 m, Streckgrenze ≥825 MPa und Lebensdauer von 40 Jahren; gegenüber Stahl wird das Gewicht um bis zu 35 % reduziert.

Tiefsee-Erkundungsfahrzeug „Orpheus“, USA: Roboterarm aus Titanlegierung Grade 5 mit einer Tragfähigkeit von 200 kg und Druckbeständigkeit von 100 MPa; die Ermüdungsfestigkeit beträgt Δσ = 300 MPa, geprüft über 10⁷ Zyklen, und eignet sich für Erkundungen im Marianengraben.

Offshore-Windenergie

Offshore-Windenergie nutzt Windkraft durch die Errichtung von Windenergieanlagen auf See. Diese können als fest gegründete oder schwimmende Anlagen ausgeführt sein und spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung maritimer Energie.

Aufgrund der rauen Meeresumgebung müssen Offshore-Windplattformen langfristig starken Winden, Wellen, Meerwasserkorrosion und Salznebel standhalten. Sie benötigen hohe Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit, Festigkeit und geringes Gewicht. Titanwerkstoffe bieten durch ihr geringes Gewicht, ihre hohe Festigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit wesentliche Vorteile für folgende Schlüsselbauteile:

• Anker und Fundamente: Schwimmende Plattformen sind Meeresströmungen und dynamischen Lasten ausgesetzt. Titanlegierungen reduzieren das Gewicht um über 30 % und verlängern die Lebensdauer auf bis zu 30 Jahre.
• Türme und Tragstrukturen: Titanverbundwerkstoffe aus Titan-Stahl oder Titan-Carbonfaser erhöhen die Ermüdungsbeständigkeit und eignen sich für Tiefsee-Hochdruckumgebungen.
• Kühlsysteme und Verbinder: Titanrohre werden in Meerwasserkühlkreisläufen von Generatoren eingesetzt und widerstehen heißer Meerwasserkorrosion; Titanschrauben sorgen für salznebelbeständige Befestigungen.

Titanprodukte von Chalco für die Offshore-Windenergie

Marine Elektronik und Akustik

Marine Elektronik und Akustik werden breit für Unterwasserkommunikation, Zielerfassung und Umweltüberwachung genutzt. Dazu zählen Sonarsysteme, Navigationsausrüstung, Hydrophone und Unterwasserkameras. Diese Geräte müssen unter rauen Meeresbedingungen mit Meerwasserkorrosion, hohem Druck, niedrigen Temperaturen und starken Vibrationen zuverlässig arbeiten.

In Tiefseeumgebungen ist eine genaue und stabile Signalübertragung entscheidend. Gleichzeitig müssen Korrosion, Ablagerungen und Biofouling verhindert werden, damit langfristige Zuverlässigkeit und hohe Leistung gewährleistet bleiben. Zu den zentralen Vorteilen gehören:

• Nichtmagnetische Eigenschaften: Vermeiden elektromagnetische Störungen und verbessern die Genauigkeit akustischer Signale, beispielsweise durch 15 % geringere Sonar-Positionierungsfehler.
• Überlegene Korrosionsbeständigkeit: Widersteht Meerwasser, Chloridionen und mikrobieller Korrosion und verlängert die Lebensdauer der Ausrüstung auf über 20 Jahre, gegenüber 5–8 Jahren bei Aluminiumlegierungen.
• Niedrige akustische Impedanz (27 × 10⁶ kg/m²s): Erhöht die Effizienz der Schallübertragung und verringert die Signaldämpfung.

Titanprodukte von Chalco für marine Elektronik und Akustik

Anwendungsfallstudie

Der bemannte Tiefseetauchroboter „Jiaolong“ aus China nutzt eine Sonarverkleidung aus Titan Grade 5, die 100 MPa Druck standhält, die akustische Impedanz um 30 % optimiert und Tiefseeerkundungen bis 7.000 m unterstützt.

Ausgewählte Titanprodukte von Chalco für die Meerestechnik

Titanrohrplatte

Grade: 3.7035 (Grade 2), 3.7235 (Grade 7), 3.7105 (Grade 12), Grade 16

Standard: ASTM B265

Anwendungen:

• Meerwasserentsalzung: Systeme für Mehrstufen-Flash-Verfahren (MSF) und Mehrfacheffekt-Destillation (MED)
• Umwandlung von Meereswärmeenergie (OTEC): Drucktragstrukturen für Plattenwärmeübertrager

Titan-Stahl-plattierte Verbundplatte

Werkstoff: Titanschicht Grade 2 + Stahlschicht Q355

Standard: ASTM B898

Anwendungen:

• Spritzwasserzone von Schiffsrümpfen: Widersteht Wellenaufprall und Salznebelkorrosion.
• Übergangsstrukturen maritimer Plattformen: Verbinden Titanrohrleitungen mit Stahlplattformen, um galvanische Korrosion zu verhindern.

Titan-Stahl-Übergangsverbindung

Eine Titan-Stahl-Übergangsverbindung verbindet Titan und Stahl in einer Baugruppe und wird üblicherweise durch Sprengschweißen oder ähnliche Verfahren hergestellt. Eine Seite besteht aus Titan, die andere aus Stahl; dazwischen bildet eine dichte metallurgische Verbundschicht einen nahtlosen Übergang.

Werkstoff: 3.7165 (Grade 5) + Stahl Q355

Standard: ASTM B898

Anwendungen:

• Offshore-Erdöl- und Erdgasplattformen: Flanschverbindungen zwischen Titanrohren und Steigleitungen aus Kohlenstoffstahl.
• Schiffsantriebssysteme: Übergangssegmente von Titanwellen zu Stahlrümpfen.

Titan-Stahl-sprengplattiertes Verbundrohr

Werkstoff: Titanschicht Grade 2 Grade 7, Grade 12 + Stahlschicht X65

Standard: ASTM B898

Anwendungen:

• Meerwasserentsalzung: Hochdruckleitungen für die Soleableitung.
• Tiefsee-Erdöl- und Erdgastransport: Unterwasserrohrleitungen in 3.000 m Tiefe.
• Meerwasserkühlsysteme: Verbundrohrleitungen für Kondensatoren von Atom-U-Booten.

Titanschmiedeteile

Grade: Grade 5, 3.7165 (Grade 23)

Standard: ASTM B381

Anwendungen:

• Schiffsantriebswelle: Titanschmiedeteil aus Titanlegierung Grade 5 mit einer Torsionsfestigkeit von ≥620 MPa.
• Tiefsee-Ventilgehäuse: Gesenkschmiedeteil aus Titanlegierung Grade 23, ausgelegt für 50 MPa.

Titandruckkörper

Chalco Titanium nutzt superplastische Umformung und Elektronenstrahlschweißen zur Herstellung großformatiger Tiefsee-Druckkammern für bemannte und unbemannte Tauchfahrzeuge. Wegen ihres ausgezeichneten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und ihrer Ermüdungsbeständigkeit ist Titanlegierung der ideale Werkstoff für Tiefsee-Druckkörper.

Grade: Grade 5, Grade 23

Zertifizierung: ABS (American Bureau of Shipping)

Anwendungen:

• Militär-U-Boote: Druckkörpersegmente atomgetriebener U-Boote.
• Forschungstauchfahrzeuge: Bemannte Kabinen für 7.000 m Tiefe, beispielsweise „Jiaolong“.

*Das bemannte Tauchfahrzeug „Jiaolong“ verwendet die Titanlegierung TC4ELI mit 80 mm Rumpfdicke. Es wurde bei 110 MPa hydrostatischem Druck für eine Tauchtiefe von 7.062 m geprüft und reduziert das Gewicht gegenüber Stahl um 40 %.

Titan-Kupfer-Verbundbefestigungselemente

Werkstoff: Titan Grade 5 + Kupferbeschichtung T2

Standard: ASTM F467

Anwendungen:

• Sonarsysteme: Erdungsschrauben für Schleppantennen-Sonare.
• Schwimmende Plattformen: Blitzschutzverbinder für Sensorhalterungen.
• Ölplattformen: Korrosionsbeständige Erdungssysteme.

• Anode für kathodischen Schutz: Titanbasierte Mischmetalloxid-Anode (MMO) zum Korrosionsschutz von Schiffen und Plattformen.
• Elektrolytisches Anti-Fouling-System: Die Titananode erzeugt aus Meerwasser Natriumhypochlorit und hemmt Biofouling.

Warum Chalco Titanium als Lieferanten wählen?

Starke Produktionskapazität für eine hochwertige Versorgung

• Vollständige Lieferkette: Vom Schmelzen bis zur Umformung wird der gesamte Prozess selbst kontrolliert, um Werkstoffreinheit und Stabilität sicherzustellen.
• Hochreines Titan: Mit fortschrittlicher Schmelztechnik wird ein Sauerstoffgehalt von ≤0,15 % erreicht, der die Anforderungen an die Tiefseedruckbeständigkeit erfüllt.
• Großserienfertigung: Mit einem maximalen Einzelgewicht von 15 Tonnen für Titanblöcke erfüllen wir Anforderungen an große Strukturbauteile von Schiffen und Offshore-Plattformen. Wir liefern Titanplatten mit Breiten über 3 m und Dicken von 5–100 mm sowie extrudierte Titanrohre mit großem Durchmesser bis zu einem Außendurchmesser von 600 mm für Meerwasserkühlung sowie Erdöl- und Erdgastransportleitungen.

Präzisionsbearbeitung für komplexe Anforderungen

• Oberflächenbehandlung: Wir bieten Beizen, Strahlen, Mikrolichtbogenoxidation und weitere oberflächenverstärkende Verfahren, um Meerwassererosion und Biofouling zu verringern. Bei Bedarf können außerdem Anti-Fouling-Beschichtungen oder Mischmetalloxid-Beschichtungen (MMO) aufgebracht werden.
• Hochpräzises Schneiden: Mit Wasserstrahl-, Laser- und weiteren Präzisionsschneidverfahren bearbeiten wir komplexe Bauteile exakt.
• Schweißtechnik: Elektronenstrahlschweißen, WIG-Schweißen und weitere Verfahren gewährleisten hochfeste, dauerhafte Schweißverbindungen., TIG
• Umformverfahren: Verfahren wie superplastische Umformung und Drücken werden zur Herstellung hochpräziser Strukturbauteile eingesetzt.

Einhaltung internationaler Standards für den globalen Markt

• Internationale Standards: Unsere Produkte entsprechen ASTM, GB, ABS, NACE und weiteren Standards und erfüllen die strengen Anforderungen der Meerestechnik.
• Zertifizierung durch Klassifikationsgesellschaften: Produkte sind durch mehrere anerkannte Klassifikationsgesellschaften zertifiziert, um die Projektkonformität sicherzustellen und Kundenkosten für Zertifizierungen zu senken.
• Prüfverfahren: Wir kontrollieren die Qualität von Werkstoffen und Bauteilen streng durch zerstörungsfreie Prüfungen wie UT (Ultraschallprüfung), RT (Durchstrahlungsprüfung), PT (Eindringprüfung) sowie Salzsprüh- und Drucksimulationstests, damit langfristige Zuverlässigkeit in Tiefsee- und Hochsalzumgebungen gewährleistet ist.

Stabile Lieferkette und effiziente Lieferung

• Umfassende Titanversorgung: Wir bieten das vollständige Sortiment von Titanblöcken und Titanplatten bis zu Titanrohren und unterstützen kundenspezifische Spezifikationen, um die Lieferkette zu vereinfachen.
• Effiziente Lieferung: Ein schlankes Produktionsmanagement verkürzt die Lieferzeiten deutlich und erfüllt dringende Projekttermine.
• Professionelle technische Unterstützung: Wir beraten bei Werkstoffauswahl und Prozessoptimierung, um Projekte effizient voranzubringen.

Kundenbetreuung und After-Sales-Garantie

• Technische Beratung und Konstruktionslösungen: Für verschiedene maritime Anwendungen bieten wir professionelle Beratung zu Werkstoffauswahl, Strukturdesign und Schweißverfahren, um die Projekteffizienz sicherzustellen.
• Fernunterstützung: Bei Installation, Schweißen oder Prüfung kann technische Fernunterstützung organisiert werden, um Kundenkosten für Versuch und Irrtum zu senken.
• Schnelle Reaktion und Ersatzteile: Unsere Kundendienstkanäle reagieren umgehend auf Qualitäts- oder Prozessprobleme. Gängige Titanwerkstoffe und Zubehörteile halten wir für laufende Wartung und Nachrüstungen auf Lager.

Häufig gestellte Fragen, FAQ

Warum sind die Anfangskosten von Titan höher als bei Edelstahl? Spart es langfristig wirklich Kosten?

Der Stückpreis von Titan ist zwar etwa drei- bis fünfmal höher als der von Edelstahl, doch die wartungsfreie Lebensdauer von 30 Jahren kann rund 45 % der Gesamtkosten einsparen. Beispielsweise sparte eine Offshore-Plattform durch den Ersatz einer Kupfer-Nickel-Legierung durch Titanrohre über 30 Jahre mehr als 2 Millionen USD an Wartungskosten. Trotz der höheren Anfangsinvestition ist Titan über den gesamten Lebenszyklus oft wirtschaftlicher.

Wie wählt man die geeignete Titanlegierungs-Grade?

Die Auswahl richtet sich nach Faktoren wie Betriebsumgebung, Temperatur, Druck und korrosivem Medium:

• Für Korrosionsschutz in flachen Gewässern reicht 3.7035 (Grade 2) (Reintitan) aus.
• Für Tiefsee-Hochdruckanwendungen ist 3.7165 (Grade 23) (Ti-6Al-4V ELI) mit ausgezeichneter Zähigkeit ideal für Tiefen über 6.000 m.
• In schwefelhaltigen Umgebungen widersteht 3.7235 (Grade 7) (Ti-0.2Pd) der Korrosion durch Schwefelwasserstoff wirksam.
• Bei besonderen Anforderungen an Last, Temperatur oder Ermüdung wenden Sie sich bitte an unser Technikteam für präzise Empfehlungen.

Wie verhindert man galvanische Korrosion bei der Verbindung von Titan mit Kohlenstoffstahl oder Edelstahl?

Es wird empfohlen, Isolierdichtungen wie PTFE einzusetzen oder titan-stahl-sprengplattierte Übergangsverbindungen zu verwenden, um die Kontaktfläche in einem relativ stabilen Bereich zu halten. Zusätzlich kann eine Begrenzung der Stromdichte auf ≤0,1 mA/cm² gemäß AMPP-Richtlinien galvanische Korrosion wirksam verlangsamen.

Korrodierte Titan unter Tiefsee-Hochdruckbedingungen?

Prüfungen zeigen, dass die Korrosionsrate von Titan in Umgebungen mit 100.000 ppm Chloridionen und 30 MPa Druck unter 0,001 mm/Jahr liegt, siehe ASTM G1. Bei noch härterer Tiefsee-Spaltkorrosion können Grades wie Grade 29 mit Ruthenium gewählt werden, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu erhöhen.

Welche Prüfung und Qualitätskontrolle sind für Titan in Tiefseeanwendungen erforderlich?

Für Tiefseeanwendungen werden strengere zerstörungsfreie Prüfungen wie UT, RT und PT, Salzsprühtests sowie Hochdrucksimulationstests durchgeführt, um Sicherheit und Stabilität des Werkstoffs unter extremen Bedingungen zu gewährleisten.

Ist das Schweißen von Titan komplex? Welche Standards sind einzuhalten?

Das Schweißen von Titan verlangt im Vergleich zu Kohlenstoffstahl oder Edelstahl strengere Umgebungs- und Prozesskontrollen. Empfohlen werden Laserschweißen, das die Wärmeeinflusszone um 50 % verringern kann, oder Argon-Lichtbogenschweißen nach AWS D10.6M. Die Festigkeit der Schweißverbindung muss ≥90 % des Grundwerkstoffs betragen (GB/T 3620). Für dicke oder kritische Bauteile ist ein Schutzgasgegenstrom erforderlich, um die Schweißqualität weiter zu verbessern.

Wie gewährleistet man die Sicherheit von Ausrüstung, die langfristig in hochsalzhaltigen, stark stoßbeanspruchten Meeresumgebungen arbeitet?

Neben der Wahl korrosionsbeständigerer Legierungs-Grades werden zusätzliche Oberflächenbehandlungen wie Mikrolichtbogenoxidation oder Anti-Fouling-Beschichtungen empfohlen. Zerstörungsfreie Prüfungen (UT, RT) und Hochdrucksimulationstests sind nach Bedarf durchzuführen. Regelmäßige Inspektionen und Korrosionsbewertungen in jährlichen oder festgelegten Intervallen können die Lebensdauer des Werkstoffs wirksam verlängern.