समुद्री उपकरणों में टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग

टाइटेनियम समुद्री वातावरण में सबसे आदर्श सामग्री है। टाइटेनियम के उपयोग से नौसेना के जहाजों और उपकरणों की लड़ाकू प्रभावशीलता में काफी सुधार हो सकता है, रखरखाव लागत कम हो सकती है, सेवा जीवन का विस्तार हो सकता है और छिपाव में सुधार हो सकता है। रूसी, अमेरिकी और चीनी नौसेनाओं ने दबाव पतवार, समुद्री जल पाइपलाइन प्रणाली, सुपरस्ट्रक्चर और पनडुब्बियों, पानी के नीचे की पनडुब्बियों, सतह के जहाजों, जहाजों और अन्य उपकरणों के अन्य घटकों में टाइटेनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया है।

1. दबाव पतवार
देश और विदेश में गहरे समुद्र में चलने वाली पनडुब्बियों के मानवयुक्त गोले के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले टाइटेनियम ग्रेड मुख्य रूप से Ti-6Al-4V और Ti-6Al-4VELI (घरेलू ग्रेड TC4 और TC4ELI के अनुरूप) हैं। शुरुआती चरण में गहरे समुद्र में चलने वाली पनडुब्बियों के कई मानवयुक्त गोले स्टील से बने थे, लेकिन बाद के चरण में इसके बजाय टाइटेनियम का इस्तेमाल किया गया, जिससे वजन कम हो सकता है, गोताखोरी की गहराई बढ़ सकती है और सेवा जीवन में सुधार हो सकता है। उदाहरण के लिए: ① अमेरिकी एल्विन पनडुब्बी 1964 में HYl00 उच्च शक्ति वाले स्टील (प्लेट की मोटाई 33.8 मिमी) का उपयोग करके 2000 मीटर की गोताखोरी गहराई के साथ बनाई गई थी। जब इसे 1973 में फिर से बनाया गया, तो प्रेशर हल को टाइटेनियम मिश्र धातु (प्लेट की मोटाई 49 मिमी) से बदल दिया गया, और गोताखोरी की गहराई बढ़कर 3600 मीटर हो गई। इसके सहायक बॉक्स और उच्च दबाव गैस जनरेटर में भी Ti-6Al-4VELI का उपयोग किया गया था; ② जापान का "डीपसी 2000" मानवयुक्त गोलाकार खोल स्टील से बना था, और जब गोताखोरी की गहराई बढ़ाने के लिए "डीपसी 6500" का निर्माण किया गया था, तो मानवयुक्त गोलाकार खोल तैयार करने के लिए टाइटेनियम का उपयोग किया गया था।

पनडुब्बी दबाव पतवार के अनुप्रयोग के संदर्भ में, रूस टाइटेनियम का उपयोग करने वाला पहला देश था। यह वर्तमान में दबाव पतवार के निर्माण के लिए टाइटेनियम का उपयोग करने वाला दुनिया का सबसे उन्नत और परिपक्व तकनीक वाला देश है। इसके सभी टाइटेनियम परमाणु पनडुब्बी निर्माण में उपयोग किया जाने वाला एकमात्र टाइटेनियम ग्रेड IIT-3B टाइटेनियम मिश्र धातु (घरेलू ग्रेड TA17 के अनुरूप) है। हाल के वर्षों में, चीन ने भी पनडुब्बियों के निर्माण में टाइटेनियम सामग्री का उपयोग करना पसंद किया है, और ग्रेड मुख्य रूप से TA17, TC4, TC4ELI, TC11, शुद्ध टाइटेनियम, आदि में केंद्रित हैं।

इसके अलावा, कई देश वर्तमान में गहरे समुद्र में मानवयुक्त पनडुब्बियों और गहरे समुद्र में सभी टाइटेनियम हथियारों और उपकरणों का निर्माण कर रहे हैं। चीन में निर्मित "स्ट्रगलर" पूर्ण-समुद्री मानवयुक्त पनडुब्बी ने 10 नवंबर, 2020 को दुनिया के महासागर के सबसे गहरे हिस्से-मारियाना ट्रेंच को सफलतापूर्वक चुनौती दी, जिसकी गहराई 10,909 मीटर थी, जिससे चीनी लोगों का गहरे समुद्र का सपना साकार हुआ। पनडुब्बी की मानवयुक्त गोलाकार खोल सामग्री बाओटी कंपनी लिमिटेड द्वारा निर्मित एक उच्च शक्ति, उच्च कठोरता क्षति-सहिष्णु टाइटेनियम मिश्र धातु है; चीन ने सभी टाइटेनियम गहरे समुद्र के उपकरण बनाने शुरू कर दिए हैं।

2. समुद्री जल पाइपलाइन प्रणाली
समुद्री जल पाइपलाइन प्रणाली जटिल है और इसमें कई व्यास विनिर्देश हैं। चयनित सामग्रियों में समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति और अच्छे थकान प्रदर्शन की विशेषताएं होनी चाहिए। टाइटेनियम इन सभी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु से बने पाइपों में पारंपरिक सामग्रियों (कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील, कॉपर मिश्र धातु) की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ हैं।

(1) सेवा जीवन में सुधार, जहाज के समान जीवन के लिए। रूस ने पारंपरिक सामग्रियों और टाइटेनियम से बने पाइपलाइन सिस्टम के सेवा जीवन की तुलना की। परिणाम बताते हैं कि टाइटेनियम का सेवा जीवन जहाज के समान ही है, केवल एक बार निवेश करने की आवश्यकता है, और उपयोग के दौरान केवल सरल रखरखाव की आवश्यकता है; पारंपरिक सामग्रियों का सेवा जीवन लगभग 2 से 10 वर्ष है, और सेवा जीवन के दौरान नियमित रूप से मरम्मत या यहां तक ​​​​कि प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, विशेष रूप से उच्च गति वाले ड्राइविंग वातावरण के प्रभाव में, विभिन्न जोड़ों में स्थानीय जंग पैदा होगी। अमेरिकी नौसेना के जहाजों के आवेदन डेटा के अनुसार, टाइटेनियम पाइपिंग का सेवा जीवन 40 वर्ष है, और तांबा-निकल मिश्र धातु पाइपिंग का सेवा जीवन केवल 6 से 8 वर्ष है।
चीन ने समुद्री जल पाइपलाइन प्रणालियों के निर्माण के लिए "तांबा मिश्र धातु" को बदलने के लिए "टाइटेनियम मिश्र धातु" के उपयोग पर सत्यापन और मूल्यांकन परीक्षण किए हैं। बाओटी द्वारा प्रदान किए गए TA2 टाइटेनियम सीमलेस पाइप, सहायक पाइप फिटिंग और टाइटेनियम फ्लैंग्स को लगभग 3 वर्षों तक चलाने के बाद, पाइपलाइनों और सहायक सामग्रियों को अलग किया गया और उनका निरीक्षण किया गया, और दरारें, छेद और जंग जैसी कोई असामान्य स्थिति नहीं पाई गई।

(2) लागत कम करें। यद्यपि टाइटेनियम मिश्र धातु भागों की एकमुश्त निवेश लागत अधिक है, एकमुश्त निवेश पूरे जीवन उपयोग को पूरा कर सकता है, और उपयोग के दौरान केवल सरल रखरखाव की आवश्यकता होती है, जो मरम्मत और रखरखाव लागत को बहुत बचाता है। अमेरिकी नौसेना के जहाजों के हीट एक्सचेंजर्स में उपयोग किए जाने वाले तांबे-निकल मिश्र धातु ट्यूबों को प्रति वर्ष लगभग 97 किमी बदलने की आवश्यकता होती है, जबकि एलपीडी 17 उभयचर डॉक परिवहन जहाज के दो मुख्य समुद्री जल पाइपिंग सिस्टम के लिए ग्रेड 2 शुद्ध टाइटेनियम ट्यूब का चयन किया जाता है, जिसमें लगभग 1,000 पाइप और 3,350 मीटर से अधिक की कुल लंबाई होती है, जिससे पूरे जीवन चक्र में लागत में $17 मिलियन तक की बचत होती है। संक्षेप में, पाइपिंग सिस्टम में टाइटेनियम का उपयोग न केवल वजन कम कर सकता है, बल्कि लागत को कम करते हुए मुख्य निकाय के समान जीवनकाल भी प्राप्त कर सकता है। हाल के वर्षों में, इसे चीन में 022 नाव जैसे कई प्रकार के समुद्री उपकरणों पर बैचों में लागू किया गया है।

3. अधिसंरचना
वर्तमान में, घरेलू जहाजों के अधिरचना में टाइटेनियम अनुप्रयोग के उदाहरण भी हैं, जैसे मस्तूलों के लिए Ti70 (TA23), रडार एंटेना के लिए TA5 और TA7 बार, और हैंगर स्किन और फ्रेम संरचनाओं के लिए TA2 और TA5 प्लेटें। अमेरिकी नौसेना ने LPD17 उभयचर डॉक परिवहन जहाज के प्रमुख अधिरचना क्षेत्र में भी बड़ी मात्रा में टाइटेनियम का उपयोग किया, जिससे इसका द्रव्यमान लगभग 50% कम हो गया और जहाज की स्थिरता में काफी सुधार हुआ।

4. अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोग
उपर्युक्त दबाव पतवारों, पाइपिंग प्रणालियों और सुपरस्ट्रक्चर के अलावा, जिनमें बड़ी मात्रा में टाइटेनियम का उपयोग किया जाता है, घरेलू और विदेशी समुद्री उपकरणों के अन्य हिस्से भी हैं जो टाइटेनियम का उपयोग करते हैं।