Титан: свойства, получение, применение Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список литературы

1. ГОСТ 7076-99 Межгосударственный стандарт. Материалы и изделия строительные Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. Принят МНТКС 20.05.1999 г.

2. Немова Т.Н., Лежнева Ю.А., Цветков Н.А., Алексеева Е.Г. Влияние изменения теплопроводности теплоизоляционных материалов на тепловые потери магистральных трубопроводов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2016. № 5 (58). С. 151-160.

3. Селиванов Ю.В., Шильцина А.Д., Селиванов В.М., Логинова Е.В., Королькова Н.Н. Составы и свойства керамических теплоизоляционных строительных материалов из масс низкотемпературного вспенивания на основе глинистого сырья // Инженерно-строительный журнал, 2012. № 3. С. 35-40.

4. Av. E. Van Nieuwenhuyse. Thermal insulation materials made of rigid polyurethane foam (PUR/PIR), // Federation of European Rigid Polyurethane Foam Associations, 2006. Р. 33.

5. Douak M., Aouachria Z. Magnetic effects on the velocity and thermal fields in the 2D incompressible flow around a cylindrical body // Revue des Energies Renouvelables CISM'08 Oum El Bouaghi, 2008. Р. 135-144

6. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композитных материалов. Ленинградское отделение: ЭНЕРГИЯ, 1974. 264 с.

ТИТАН: СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ

1 2 3

Гаврилов Д.И. , Карягин М.О. , Нуяндин В.Д.

1Гаврилов Денис Иванович - студент, кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, нефтетехнологический факультет; 2Карягин Максим Олегович - студент, кафедра автоматизации и управления технологическими процессами, факультет автоматики и информационных технологий; 3Нуяндин Владимир Дмитриевич - преподаватель, кандидат технических наук, доцент, кафедра металловедения, порошковой металлургии, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный технический университет, г. Самара

Аннотация: в статье анализируются основные сведения о металле титане, способы его получения и применения.

Ключевые слова: титан, сплав титана, свойства, получение, применение титана, коррозиестойкость, легкость, прочность.

Какой металл обладает одновременно и прочностью, и легкостью? Конечно же, титан. Выдерживающий многие агрессивные среды, низкие и высокие температуры, титан лишь в XX в. оправдал свое название. Он занимает особое место среди металлов.

Основные сведения. Титан - элемент четвертой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева с порядковым номером 22. Это металл серебристо-белого цвета, внешне схож со сталью [3]. Существует в двух модификациях:

- а-Т с ГПУ (гексагональная плотноупакованная решётка), существует до 882,5°С. Плотность а-Т - 4,505 (при 20 °С) г/см3.

- Р-Т с ОЦК (объёмно-центрированная кубическая), существует от 882,5°С - до температуры плавления. Плотность Р-Т1 - 4,32 (при 900 °С) г/см3.

29

Температура плавления порядка 1660±20°C. Более 100 лет после его открытия химикам не удавалось получать Ti в чистом виде, поэтому они не сразу узнали о том, что титан самый прочный в природе металл. В нынешнее время титан занимает 9 место по распространенности химических элементов. Титан обладает высокой механической прочностью даже при высоких температурах. Имеет высокую вязкость. В нормальных условиях поверхность титана покрывается оксидной пленкой. Это дает еще одно прекрасное свойство - коррозиестойкость: Ti + Н 2О — Ti О 2 + 4 Н + + 4е". Наиболее заметное повышение коррозионной стойкости титана заметно при повышении содержания воды в агрессивной среде с 0,5 до 8,0% [1, 363]. Титановая стружка поддается горению, а титановая пыль - взрывоопасна. Титан реагирует со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей.

Получение титана. Исходным материалом является Ti О 2 с примесями. Чаще всего применяют титановый шлак. Для этого ильменитовый концентрат восстанавливают в электродуговой печи. Далее происходит обработка кислотными способами. Диоксид титана спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая Ti Cl4: Ti О 2 + 2 С + 2 CI 2 — Ti С14 + 2 СО . Далее Ti С14 восстанавливают магнием при 850°C: Ti С14 + 2 М g — 2 М gC 1 2 + Ti [2, 82-86].

Существует другой процесс получения титана: FFC Cambridge. Электрохимический процесс осуществляет непрерывное восстановление титана из оксида в расплаве смеси хлорида кальция и негашёной извести. При пропускании тока через электролитическую ванну температура возрастает до 1000 - 1100°C, расплав разлагается: . Происходит окисление анода, а кальций

перемещается к катоду, где и восстанавливает из оксида титан:0 2 + С — С О 2; TiO 2 + Процесс повторяется до полного преобразования катода в титановую губку или до исчерпания . Титановую губку очищают и переплавляют.

Электролизный метод: большой силой тока воздействуют на диоксид или хлорид титана, происходит его разложение.

Иодидный способ применяют для получения небольших количеств титана высокой чистоты (до 99,99%). Он основан на реакции Ti + 2 I 2 <н> Ti I 4 которая при 100-200°С идет слева направо (то есть образуется TiI4), при 1300-1400°С — в обратном направлении (то есть разлагается TiI4). Этот метод дорогостоящий, но и эффективный. В результате, получается практически чистый титан.

Применение титана. Так как цена титана очень высока (порядка $6,0 за килограмм, в зависимости от чистоты металла), его применяют больше там, где стоимость материала не важна. Если цены на титан будут падать, то рост производства, применение этого металла будут расти. Чистый титан применяется крайне редко, в ход идут больше его сплавы. Авиационная промышленность -главный потребитель титановой продукции. Малый удельный вес и высокая прочность (даже при высоких температурах) сплава титана делают его ценным материалом. Титан вытесняет алюминий и сталь, потому что замена стали на титан дает снижение массы без потерь плотности. Это позволяет нам увеличить полезную нагрузку, дальность перелетов и маневренность машин. Коррозиестойкость - главная причина применения сплавов из титана. Малый удельный вес металла в сочетании с коррозионной стойкостью улучшают маневренность, снижают расходы по ремонту. Крупным потребителем титана - артиллерия. Однако производят титан лишь для отдельных деталей. Связано это с высокой стоимостью материала. Цинк увеличивает пластичность и жесткость титана. Медь и алюминий дают материалу пластичность, а титан повышает коррозиестойкость. Благодаря пластичности изготавливают декоративные изделия (крыши, гидрооборудование, электрооборудование). Небольшие повреждения со временем «восстанавливаются» - еще одно достоинство материала. Главное преимущество для химической промышленности в титане -антикоррозионные свойства. Различное оборудование транспорта и хранения

химических элементов - главный потребитель титана. Титан широко проник и в товары народного потребления: ювелирные изделия, часы, детали компьютеров, мобильных телефонов. В хирургии титан оказался лучше многих металлов и сплавов. К тому же присутствие титана в организме допустимо. Пластины, винты и другие конструкции способны контактировать с тканями организма. Легкость и прочность -это обязывает инженеров применять титан в спорте. Велосипеды, клюшки для гольфа, альпинистская экипировка - везде применяются сплавы титана. В нефтяной отрасли всегда актуальна проблема коррозии оборудования, следовательно, применение титана позволит решить эту проблему. При изготовлении нефтепроводов также желательно применять титан благодаря прочности, температуростойкости [4] .

Список литературы

1. Никифоров В.М.Технология металлов и конструкционных материалов. Л: Машиностроение, 1987. 363 с.

2. Браун Д.А., Разыграев А.М. Технология металлов и конструкционные материалы, М.: Высшая школа, 1965.

3. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.metotech.ru/titan-opisanie.htm/ (дата обращения: 25.04.2017).

4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cu-prum.ru/titan1.html/ (дата обращения: 26.04.2017).

РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ КОЛТЮБИНГОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ДЛЯ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ СКВАЖИН

12 Миллер А.Ф.1, Петрова Л.В.2

1 Миллер Алия Фанзилевна - студент;

2Петрова Лариса Вениаминовна - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, кафедра разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета,

г. Октябрьский

Аннотация: колтюбинговая технология позволяет провести обработку скважин кислотой без операционных помех и с минимизацией вреда, оказываемого на резервуар. В данной статье рассчитывается целесообразность применения кислотной обработки совместно с колтюбинговой технологией. Доказана экономическая эффективность проводимых работ.

Ключевые слова: колтюбинговая технология, расходы, кислотная обработка, повышение эффективности.

Добыча нефти на Туймазинском месторождении с каждым годом снижается, ввиду заключительной стадии разработки. Обводненность нефти ежегодно возрастает, которая на расчетный период составляет 87,2%. Коэффициент эксплуатации действующего фонда скважин за три года снизился до 0,958 и межремонтный период работы скважин также снизился, это говорит о том, что в НГДУ «Туймазанефть» нужно применять более современные технику и технологии [1, 3, 5].

Поэтому, для повышения эффективности кислотных обработок применяют колтюбинговую технологию, которая имеет ряд преимуществ перед остальными технологиями внутрискважинных работ: возможность безопасного выполнения работ в скважине, находящейся под давлением, позволяет закачивать жидкости в скважину