钛及钛合金因其优异的性能(高强度、轻量化、耐腐蚀、抗生物附着)成为深海水下技术装备的关键材料,尤其在极端深海环境中具有不可替代的作用。深海水下技术装备指用于开展深海环境和资源的调查、勘探及开发利用的技术与装备,涉及深海观测/探测与感知、水下施工作业、深海油气生产、深海矿产开发等装备领域。近年来,我国不断加大投入,在深海观/探测、施工作业、海洋油气开采、深海矿产开发等方面不断取得突破,研制了作业型载人潜水器 “蛟龙号”、万米级载人潜水器“奋斗者号”、首套国产化水下采油树、“开拓一号”深海重载作业采矿车、国产全 自研“挖–铺–埋”一体化水下施工作业装备等一批重大装备,服务于我国深水技术装备的可持续发展。
1 深潜器结构件
耐压壳体:载人潜水器(如“奋斗者号”)的耐压舱需承受超高压(如万米级水深压力达100MPa以上),钛合金(如Ti-6Al-4V)凭借高比强度成为首选材料。
深潜器结构件
机械臂与关节部件:ROV/AUV的作业工具需耐海水腐蚀且轻量化,钛合金可减少自重并延长使用寿命。
2 水下油气生产系统
采油树与管道:超深水采油树(如我国2,000m级采油树)的阀体、法兰等关键部件采用钛合金,避免钢结构的电化学腐蚀。2025年1月,海油工程自主研发的我国首套2,000m级超深水采油树在天津完成总装。
超深水采油树的装配
动态脐带缆:钛合金铠装层可增强缆线抗拉强度,适应3000m级深海的动态应力(如青岛迪玛尔研发的脐带缆)。青岛迪玛尔海洋工程有限公司联合青岛汉缆股份有限公司成功研制了动态脐带缆,可以承受3000m水深、69MPa压力的环境;
3 深海采矿装备
集矿车与提升泵:钛合金用于采矿车耐磨部件和高压泵壳体,抵抗深海高压和硫化物腐蚀(如“开拓II号”4000m级采矿系统)。
输送管道:钛合金管道可减轻重量并防止多金属结核开采中的磨损问题。
4 其他应用
传感器外壳:声呐等深海传感器需钛合金保护壳以确保信号穿透性和耐压性。
海底观测网:钛合金支架和连接件可长期稳定支撑光电缆(如加拿大Neptune观测网)。