introduksjon
Dyphavsutstyr inkluderer militært utstyr til kamp på dypt hav, bemannede/ubemannede nedsenkbare fartøyer, dyphavsromstasjoner og leveringsplattformer, undervannsglidere, livredningsbjeller, etc. [1,2], hovedsakelig brukt til ressursutforskning og utvikling, dyphavsovervåking og bygging av informasjonsnettverk, dyphavs "Hard" konfrontasjonsoperasjoner, tredimensjonal ressursforsyning osv. Å kontrollere havet med dybde er grunnlaget og garantien for at landet vårt kan implementere strategien om å bli en maritim makt, bygge "Maritime Silk Road", og realisere den strategiske transformasjonen av marinen til "nær sjøforsvar og fjernt havforsvar".
Under dypvannsforhold har serviceforholdene og funksjonskravene til utstyret mange nye funksjoner. For eksempel fører overlagring av ekstremt høyt ytre sjøvannstrykk og spenningen i utstyrsstrukturen til tøffe spenningsforhold for den trykkbestandige strukturen, selv nær flytepunktet til materialet, og utstyret må brukes i lang tid. gang og fløt og dykket gjentatte ganger [3]; dyphavsforhold Det lavere oksygeninnholdet vil i betydelig grad påvirke passiveringen av materialoverflaten, akselerere korrosjonen av materialet eller øke tendensen til sprekker. Disse miljøegenskapene har stilt viktige krav til sikkerhet og pålitelighetsdesign av trykkbestandige konstruksjonsmaterialer. Som et strukturelt materiale med lav vekt og utmerket sjøvannskorrosjonsmotstand, forventes titanlegering å løse de vanlige problemene med utilstrekkelig oppdriftsreserve og dårlig strukturell sikkerhet og pålitelighet ved langvarig vannbruk i dyphavsutstyr [4,5].
Titanlegeringsmaterialer brukes i trykkbestandige strukturer. Sammenlignet med tradisjonelle stålmaterialer er deres elastisitetsmodul, produksjonsprosess og feilmodus forskjellige. For tiden er det fortsatt noen vanlige grunnleggende problemer som må brytes gjennom. Samtidig har mange sentrale tekniske spørsmål som begrenser design, konstruksjon og bruk også blitt tatt opp i noen ingeniørprosjekter [6]. Denne artikkelen sorterer ut og diskuterer utviklingsstatusen til dyphavstitanlegeringsutstyr og eksisterende materialtekniske problemer, for å fremme forskning på grunnleggende spørsmål i søknadsprosessen for titanlegeringsmaterialer, og fremme utviklingen av dyphavsutstyr ved å forbedre nøkkelytelser som materialseighet og krypemotstand. Innovativ utvikling av utstyrsdesign og materialteknologi.
2. Utstyrsutvikling
(1) Militærfelt
På grunn av deres høye spesifikke styrke, gode varme- og kaldformingsevne, utmerket sjøvannskorrosjonsbestandighet og sveisbarhet, har nær-alfa titanlegeringer og ultralav klaring - titanlegeringer gradvis erstattet skrogstål i bruken, og har blitt motstandsdyktige mot store og dype ubåter. Trender i de viktigste strukturelle materialene for trykkskall. I følge rapporter [7] tok Sovjetunionen ledelsen i forsøket på å bruke et stort antall titanlegeringer på undersjøiske trykkskrog, og bygget suksessivt hel-titan skrogkjerner som K-162, "Alpha"-klasse, "Mike"-klassen og "Sierra"-klassen. drevet ubåt. Selv om USA ikke har bygget ubåter av hel-titanium, er titanlegeringer mye brukt i ubåtmaster, festemidler og andre komponenter for å redusere vekten på skroget og optimalisere ytelsen [8,9].
(2) Vitenskapelig forskning og dyphavsutforskning
Anvendelsen av titanlegeringer i konstruksjonen av bemannede/ubemannede dype nedsenkbare fartøyer har unike fordeler, spesielt egenskapene til høy spesifikk styrke og sjøvannskorrosjonsmotstand, som spiller en viktig rolle i å redusere strukturell vekt og redusere korrosjonsbeskyttelseskostnader. stor effekt. For tiden har mange land utført forskning og konstruksjon av nedsenkbare titanlegeringer, og forskningen på dette feltet har gjort bemerkelsesverdige fremskritt.
1. USA
Før 1960-tallet var trykkskroget til amerikanske dype nedsenkbare fartøyer hovedsakelig konstruert av høyfast stål, slik som "Alvin" dyphavsbemannet nedsenkbar produsert av Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). Tettheten til stål er betydelig høyere enn for titanlegeringer, noe som i stor grad begrenser dykkedybden til "Alvin"; i tillegg må "Alvin" utføre dyre korrosjonsbeskyttelsesoperasjoner hvert år. Av denne grunn, fra og med 1973, har WHOI utført en større oppgradering av "Alvin", og har produsert og erstattet den med et trykkkammer av titanlegering, det vil si ved å bruke Ti-6A1-2Nb{ {6}}Ta-0.8Mo-legering for å erstatte HY100 høyfast stål for å bygge et nytt skall. Samtidig er oppdriftskuler og høytrykkssylindere laget av Ti-6Al{{ 13}}V-legering. Etter oppgraderingen har den nye "Alvin" en dykkedybde på 6500 m, og dens driftskapasitet dekker 98 prosent av verdens havområder, og har fullført et stort antall dyphavsutforskningsarbeid (mer enn 4600 dykkeoperasjoner totalt ) [7].
2. Japan
Japan utførte utviklingen av titanlegering bemannet dypt nedsenkbar tidligere. På 1980- og 1990-tallet ble Ti-6Al-4V-legering med ultralavt gap brukt til å bygge bemannede dype nedsenkbare fartøyer med en dykkedybde på henholdsvis 2000 m og 6500 m. nedsenkbar. Spesielt sistnevnte har en stor dykkedybde og dekker et bredt spekter av havområder, og har fullført mange dyphavsutforskningsoppdrag, noe som gir et nøkkelmiddel for Japans dyphavsutvikling og forskning [7].
3. Kina
mitt lands titanlegering bemannede dypt nedsenkbare forskningsarbeid startet sent, men utviklingshastigheten er veldig rask. Den "Jiaolong" bemannede dype nedsenkbare båten, som ble bygget i 2003, har en masse på 22,9 t, en indre diameter på det trykkbestandige skallet på 2,1 m, og er laget av TC4-legering med ultralav klaring. Gjennom felles innsats fra innenlandske overordnede designenheter, utstyrsproduksjonsenheter og materialforskningsenheter (spesielt titanlegeringer), fullførte "Jiaolong" vellykket dykketesten på 7000 m i 2012, og skapte verdens største dykk av lignende nedsenkbare fartøyer. Dette viser at landet mitt har mestret klargjørings-, støpe- og sveiseteknologiene til relevante kvaliteter av titanlegeringer, og har realisert den helt uavhengige designen, utviklingen og produksjonen av skall [7]. landet mitt fortsetter å implementere utviklingen av "Deep Sea Warrior" bemannet nedsenkbar med helt uavhengige immaterielle rettigheter, og fullførte dykketesten i 2017 som planlagt.
Dette viser at landet mitt har gjort et stort gjennombrudd innen forskning og utvikling av titanlegeringsmaterialer for dypvann og utvikling av prosessteknologi, og har gått inn i verdens avanserte rekker.
(3) Utvinning av olje og gass
Energi er den viktigste ressursen for menneskelig overlevelse og utvikling. På grunn av det økende forbruket av fossil energi har søket etter ny alternativ energi blitt fokus for oppmerksomheten. Omtrent 70 prosent av jordens overflate er dekket av hav, som er rike på olje- og gassressurser. Derfor haster det å fremskynde leting og utvikling av dyphavsressurser. landet mitt har også klart fremmet det utviklingsstrategiske målet om å «akselerere byggingen av en maritim makt».
Marin utvikling er uatskillelig fra viktig driftsutstyr som offshore boreplattformer og dyphavsdetektorer. Dette utstyret er under tøffe driftsforhold og har lenge vært utsatt for sjøvannskorrosjon og bølgepåvirkning. På grunn av sine unike fordeler forventes titanlegeringsmaterialer å bli mye brukt i de ovennevnte utstyrsproduksjonsfeltene, men kostnadsproblemet har alltid hindret utvidelsen av bruksområdet. Med modenhet og forbedring av fremstillingsteknologi for titanlegeringer og gjennombrudd i forskningen på rimelige titanlegeringer, har bekymringer om kostnadsfaktorer blitt betydelig redusert. USA har mye brukt titanlegeringer i offshore oljeplattformsøyler, platevarmevekslere, etc.; i 1991 ble det brukt på løfteinnretninger for offshoreplattformer, som bedre løste strukturelle korrosjons- og utmattingsproblemer under sjøvannsforhold; etter omfattende evaluering har bruken av titanlegeringskomponenter allerede god kostnadsøkonomi [10,11]. I utviklingsprosessen av olje- og gassutvinningsutstyr i det sørvestlige landet mitt, brukes et stort antall titanlegeringsmaterialer med høy korrosjonsbestandighet mot H2S pluss CO2-medium for å sikre korrosjonsmotstand samtidig som vekten på utstyret reduseres betydelig og man oppnår gode omfattende fordeler.
3. Materialutviklingsnivå
(1) Nåværende status for materialforskning
Titan og titanlegeringer er utmerkede marinetekniske materialer, og land legger stor vekt på forskning og anvendelse, og har suksessivt utviklet en serie titanlegeringer for marineteknikk. Sovjetunionen/Russland og USA var de første landene som spesialiserte seg i forskning på titanlegeringer for marin ingeniørfag, og dannet hvert sitt titanlegeringssystem for marin teknikk. Nivået på forskning og praktisk anvendelse av titanlegeringer for marin engineering i Russland er i forkant av verden. Den har en serie titanlegeringer for marineteknikk, og har dannet en serie titanlegeringsprodukter for marineteknikk med en styrke på 490 MPa, 585 MPa, 686 MPa og 785 MPa[12]. USA begynte å studere titanlegeringsteknologi for marineteknikk på 1960-tallet, utviklet en serie titanlegeringsmaterialer og etablerte et komplett søknadsvurderingssystem for titanlegeringer for marineteknikk.
(2) Reagere på ytelseskravene til tjenestemiljøet og strukturelle egenskaper
Dyphavsutstyr er nedsenket i sjøvann i lang tid, og må tåle ekstremt høye sjøvannstrykkbelastninger og tåle testen av sjøvannskorrosjon. Fordi dyphavsutstyr har tjent mellom dyphavet og havoverflaten i lang tid, må det også tåle testing av ulike typer marine miljøer som kystnært havområde når det kommer inn i havnen og det grunne havet og dyp sjø når man skal ut på havet, noe som igjen påvirker sikkerheten, påliteligheten og holdbarheten til strukturen. , Vedlikehold stiller høyere krav. Under lengre selvopprettholdende forhold er det også nødvendig å vurdere mulige ukonvensjonelle arbeidsforhold, som stormslag, fysiske påvirkninger og til og med eksplosjonspåvirkninger. Derfor stiller alle havområder, alle havdyp, allvær og langsiktig drift og ekstreme miljøkrav ekstremt høye krav til ytelsen til titanlegeringsmaterialer.
Utformingen av dyphavsutstyr må ikke bare følge de grunnleggende prinsippene for strukturmekanikk og fluidmekanikk, men også kombinere utviklingsstatusen til ingeniørteknologi for å tilpasse seg dagens industrielle materialforberedelsesteknologi og skipsbyggingsteknologi. I henhold til egenskapene til arbeidsforhold for dyphavsutstyr og basert på den nåværende situasjonen for materialteknologisystemet, bør titanlegeringsmaterialer oppfylle følgende grunnleggende krav.
(1) Materialstyrkenivået oppfyller kravene til konstruksjonsdesign. I henhold til analyseresultatene til designenheten, må styrken til det trykkbestandige konstruksjonsmaterialet økes moderat med økningen av dykkedybden. Med tanke på strukturell produksjon, materialplastisitet, seighet og produksjonsevne, bør styrken til materialet ikke være for høy, og utformingen av valg av legeringsmateriale er hovedsakelig tilnærmet - -type titanlegering [13].
(2) Materialet har god plastisk seighet og motstandskorrosjonsbestandighet i marine korrosive miljøer (som sjøvann, havatmosfære, etc.), og har god lavsyklus tretthetsmotstand, som oppfyller sikkerheten og påliteligheten ved langvarig bruk av utstyr og kravene til spesielle arbeidsforhold.
(3) God tilpasningsevne av materialteknologi. Tilpass prosessegenskapene til skroget og marineutstyret, som støping, smiing, kald- og varmforming, oppfyller produksjonsprosessens krav til rimelige titanlegeringsstrukturdeler, har god sveisbarhet og trenger generelt ikke varmebehandlingsstyrking etter sveising . Materialet og prosessytelsen oppfyller behovene til storskala skipsutstyr, og den er utstyrt med støping, ikke-destruktiv testing og andre teknologier.
(3) Materialets seighet begrenser sikkerheten til utstyret
Katastrofe ulykker forårsaket av sprø svikt i tidlige sveisede skrog var ikke uvanlig, noe som fikk designere til å bruke metoder som mekanikk og metallurgi for å analysere og løse sprø problemer. På begynnelsen av 1950-tallet utførte store skipsbyggingsland forskning på fallvekt, dynamisk riving, sprekkkildeeksplosjon og serier av temperaturpåvirkningstester på skrogmaterialer for å analysere seigheten til materialer med miljøendringer og evaluere om de kan brukes til å produsere skrog .[14].
For tiden inkluderer metodene for å evaluere bruddseigheten til titanlegeringsmaterialer hovedsakelig: plantøyningsbruddseighet, J-integral, sprekkåpningsforskyvning δ, Charpy slagbruddseighet Ak, etc. Generelt er den kritiske spenningsintensitetsfaktoren KIc for et materiale. relatert til tykkelsen B på prøven, lengden på sprekken og bredden på leddbåndet. Bare når tykkelsen på prøven tilfredsstiller B Større enn eller lik kan en stabil KIc oppnås. Sammenlignet med pluss to-fase titanlegeringer og metastabile titanlegeringer, på grunn av lavere flytegrense σs og høyere KIc av nesten titanlegeringer, er den nødvendige prøvetykkelsen større, noe som ikke bare bruker mye materialer, men også å bruke store testutstyr. Derfor er det mer vanlig å måle materialets J-integral kritiske verdi, eller sprekkspissåpningsforskyvningskritiske verdi, og deretter konvertere til KIc. Testperioden for materialet oppnådd ved å måle eller er lang og kostnadene er høye. For raskt å evaluere bruddseigheten til materialet i ingeniørapplikasjoner, brukes vanligvis Charpy slagbruddseighet Ak, eller Charpy absorbert energi omdannes til KIc i henhold til den empiriske formelen for raskt å evaluere materialet. bruddseighet [15,16].
USA bruker denne metoden for å evaluere flere titanlegeringsmaterialer for å undersøke tilpasningsevnen til skrogmaterialer, og definerer skadeegenskapene til titan for skrog med henvisning til skadeklassifiseringsmetoden for stålmaterialer. Forholdet mellom den sprekkkritiske dimensjonen (ac), bruddseigheten (Xc) og bruddspenningen (σf) til sprekklegemet er etablert. Under plane tøyningsforhold, hvis sprekkoverflaten er vinkelrett på den påførte spenningen, kan åpen plan tøyningsbruddseighet KIc brukes i stedet for Xc, slik at seighetsverdien kan brukes til kvantitativ beregning i design. landet mitt utførte også lignende forskning på 1960-tallet, men det ble suspendert fordi titanmaterialer ikke ble brukt til skallet.
Erfaringen med moderne skipsdesign viser at når styrken til strukturelle materialer oppfyller kravene, jo høyere seighet, jo bedre. Spenningskorrosjonsfølsomheten til titanlegeringer vil øke under sjøvannsforhold, og slag- og bruddseigheten viser åpenbare forskjeller. ① For titanlegeringer med samme styrkegrad, forskjellig sammensetning og mikrostruktur, avviker veksthastigheten for korrosjonsutmattingssprekker med mer enn 1 ganger, og spenningskorrosjonsbruddseigheten KISCC avviker med mer enn 50 prosent. 3 ganger. ② Bruddfastheten og slagfastheten til titanlegeringer med samme styrkenivå og forskjellige karakterer avviker med 1,5 til 2 ganger, og deformasjons- og bruddegenskapene under middels og høyhastighets deformasjonshastigheter er betydelig forskjellig fra de under lave deformasjonshastigheter, som påvirker ytelsen til utstyr betydelig under ekstreme arbeidsforhold. modus for ødeleggelse.
For materialvalgdesign av dypvanns trykkbestandige strukturmaterialer, er styrken til nesten titanlegering nøkkelfaktoren for å møte lettvektsdesignen til dyphavstrykkbestandige strukturer, og bruddseigheten er nøkkelfaktoren for å sikre sikkerheten og påliteligheten til dypvanns trykkbestandige strukturer[13,17]. Dessverre viser styrken og bruddseigheten til titanlegeringer vanligvis et "trade-off" forhold. Derfor har det blitt en viktig forskningsretning i fremtiden hvordan man raskt og nøyaktig evaluerer bruddseigheten til nesten- -titanium-legeringer, og hvordan man kan forbedre bruddseigheten så mye som mulig og samtidig sikre styrken til legeringen.
4. Grunnleggende spørsmål om materialer
(1) Mikrostrukturutvikling og ytelsesdempningslov for titanlegering under langsiktig servicemiljø
Under den langsiktige virkningen av spenningsfelt og korrosjonsfelt viser titanlegeringer akselererte skade- og bruddfenomener på makroskala. Forskning på dette fenomenet: ① På den mesoskopiske skalaen utforskes fortsatt den dynamiske oppløsnings- og helbredelsesloven til passiveringsfilm av titanlegering under langsiktig virkning fra dyphavsmiljøet; ② På mikroskopisk skala er mikrostrukturen til titanlegering under langvarig høy spenningsbelastning. Evolusjonsmekanismen og dens innflytelse på akselerert sprekkvekst er fortsatt uklar; ③ På makroskalaen er det mangel på tilstrekkelig dataakkumulering om belastningstid-skadeloven til titanlegeringer brukt til hovedkonstruksjoner. Derfor er det av stor betydning å studere og analysere mikrostrukturutviklingen, ytelsesdemping og mikroskopisk mekanisme til titanlegeringer for å forbedre skademotstanden til titanlegeringer og sikkerheten til hovedstrukturen til dyphavsutstyr.
(2) Dynamisk respons og sprekkinitiering og forplantningsmekanisme av titanlegering under støtforhold
Dyphavsutstyr utsettes for tilfeldige fenomener som støt og kollisjon under service. Det er av stor betydning å studere deformasjonsskader og dynamiske bruddegenskaper til titanlegeringer under forskjellige tøyningshastigheter for forbedring av materialytelse og strukturell sikkerhetsoptimalisering. Under forskjellige belastningshastigheter er de mikroskopiske deformasjonsmekanismene og sprekkinitierings- og forplantningsmodusene til titanlegeringer ganske forskjellige, noe som resulterer i åpenbare forskjeller i makroskopiske mekaniske egenskaper og skadekarakteristikker til titanlegeringer, som igjen påvirker strukturens bruddmodus betydelig. For tiden utføres studier på den dynamiske responsen og sviktmekanismen til titanlegeringer under middels og høyhastighets dynamiske belastningsforhold, inkludert mikrostrukturelle skader, sprekkinitiering og forplantning, og dynamisk bruddseighet. oppførsel.
(3) Krypeproblemer som kan eksistere ved påføring av titanlegeringer på dypvanns trykkbestandige strukturer
Sammenlignet med konstruksjonsstål har titanlegeringer åpenbare kompresjonskrypeffekter i påføringsprosessen av dyphavstrykkstrukturer, noe som reduserer driftssikkerheten til trykkstrukturer av titanlegering [18,19]. Krypeffekt
Det bør hovedsakelig tilskrives to aspekter: ①Elastisitetsmodulen til titanlegering er lav, som er omtrent halvparten av stålets, slik at under samme styrkebelastning er den elastiske tøyningen til titanlegering omtrent det dobbelte av stål; ②Mikrostruktur av titanlegering Midtfasen er en tettpakket sekskantet struktur, som har åpenbar anisotropi og Bauschinger-effekt. For tiden fokuserer forskningen på krypeoppførselen til titanlegeringer hovedsakelig på høytemperaturstrekkoppførselen i bruksbakgrunnen til luftfartsfartøyer, og det er få studier på kompresjonskrypeoppførselen til titanlegeringer med dypvannstrykkbestandig strukturer. Forskning på kompresjonskrypoppførselen til titanlegeringer i sjøvannskorrosive medier og nær flytespenningsnivået blir organisert i Kina for å avsløre kompresjonskrypskademekanismen til titanlegeringer i dyphavstrykkstrukturer så snart som mulig.
5. Nøkkelteknologier innen materialteknikk
(1) Storskala plate- og støttematerialeteknologi
Den trykkbestandige strukturen til dyphavsutstyr er hovedsakelig dannet ved å forme og sveise middels tykke titanlegeringsplater, og de tekniske kravene til fremstilling av storskala titanlegeringsplater og støttende sveisetrådmaterialer er relativt høye. Fordi titan- og titanlegeringsplater har egenskapene til et smalt termisk behandlingstemperaturområde, raskt temperaturfall, høytemperatur-hydrogen- og oksygenabsorpsjon, stor deformasjonsmotstand med temperatur og lett sprekkdannelse, er kravene til rulletemperaturkontroll veldig strenge, noe som resulterer i titan. og titanlegeringer. Middels og tunge plater har visse vanskeligheter med etableringen av varmvalsende produksjonslinjer, stabil valseprosess og forbedring av produktets dimensjonsnøyaktighet.
For tiden produseres titan og titanlegering mellomstore og tykke plater hovedsakelig av stålbehandlingsutstyr. Disse produksjonslinjene for valseverk er designet basert på egenskapene til stålmaterialer, mangel på målrettet design for produksjon av titan og titanlegeringsmaterialer, og kan ikke tilpasses godt til titan og titan. Oppvarmingsegenskapene og bearbeidingsegenskapene til legeringen gjør at kvaliteten på det ferdige produktet ikke er særlig tilfredsstillende [20]. Relevante enheter må utføre teknisk forskning på de tekniske problemene med ytelsesuniformitet, stabilitet og batch-konsistens av titanlegeringsplater i stor skala, studere høyytelses plater av titanlegering i stor skala og optimaliseringsmetoder for mikrostruktur og ytelse, og fremme den generelle ytelsesoppgraderingen av titanlegeringsplater i stor skala, for å møte behovene til dyphavsingeniørfeltet og støtte utviklingen av det [21].
(2) Materialvalg og søknadsevaluering
Teknisk design og konstruksjon krever etablering av et vitenskapelig materialvurderingssystem, og de fysiske og kjemiske indikatorene og ytelsen til materialer knyttet til materialpreparering, konstruksjon og bruk må kvantifiseres og vurderes. Grunnlaget på dette området er relativt svakt, noe som har blitt en av de viktige faktorene som begrenser bruken av titanlegeringsmaterialer i dyphavsutstyr.
Tatt i betraktning kravene til trykkbærende, har materialvalgdesignet til dyphavstrykkbestandige strukturer en tendens til å være titanlegeringsmaterialer med høyere styrke; og med tanke på sikkerheten til den bemannede sfæriske skallstrukturen, kreves det at titanlegeringsmaterialer har både tilstrekkelig styrke og riktig bruddseighet. Mange skipsvrak er relatert til utilstrekkelige reserver for bruddseighet av byggematerialer. For eksempel ble forliset til "Titanic" forårsaket av bruddseigheten ved lav temperatur til stålet som ble brukt. Siden den dyphavstrykkbestandige strukturen har vært brukt i sjøvann i lang tid, er det også nødvendig å ta hensyn til materialets spenningskorrosjonskritiske styrkefaktor i sjøvannsmediet. Fra konstruksjonsteknologiens perspektiv bør titanlegeringsmaterialer ha god stemplingsytelse og sveisbarhet.
I det hele tatt, i stadiet av materialforberedelse og prosessforskning, er det nødvendig å etablere et komplett evalueringssystem for titanlegeringsmaterialer som brukes i trykkbestandige strukturer, for å klargjøre de grunnleggende ytelsesindikatorene og vurderingsmetoder for applikasjonsytelse for materialer i prosessen av materialforberedelse og konstruksjon, og for å sikre at titanlegeringer Kvalitetsstabiliteten til materialer under byggeprosessen oppfyller pålitelighetskravene til utstyr under langvarige bruksforhold og ekstreme forhold.
(3) Høyeffektiv og høykvalitets konstruksjonsteknologi
Den trykkbestandige dyphavsstrukturen er hovedsakelig et ringribbet sylindrisk skall og en sfærisk hodestruktur, som har de enestående egenskapene til stor strukturell størrelse og krav til høy dimensjonell nøyaktighet, men den eksisterende titanlegeringsteknologien kan ikke fullt ut oppfylle kravene. Sveisebelastningen til storskala skrogkonstruksjoner utgjør mer enn halvparten av den totale monteringsarbeidsmengden til verft, noe som fullt ut reflekterer nødvendigheten av å bryte gjennom den effektive konstruksjonsteknologien til titanlegeringer.
Sveisemetodene til store og tykke titanlegeringsplater er delt inn i elektronstrålesveising og smalt gap fylltrådsveising. Elektronstrålesveising har egenskapene til høy grad av automatisering, rask sveisehastighet, kort byggeperiode, stabil prosess og høy effektivitet; imidlertid er kjølehastigheten til sveisesmeltesonen av titanlegeringsmateriale rask, og sveisesømmens seighet er litt lav; begrenset av utstyrsforhold, store og Sveising av komplekse formkomponenter er ikke lett å oppnå. Sveisesyklusen til fylltråd for smalt gap er lang, de omfattende kvalitetskravene til sveiseteknikere er relativt høye, og det er mange faktorer som påvirker prosessen. Den eksisterende ingeniørteknologien har lav effektivitet og dårlig konstruksjonsmessig tilpasningsevne [22]. Det er nødvendig å utvikle en mer effektiv, mer stabil, svært tilpasningsdyktig og intelligent sveiseteknologi for titanlegeringsmaterialer.
Andre støtteteknologier for titanlegeringsutstyr i det marine miljøet må også undersøkes så snart som mulig. På grunn av de forskjellige materialene har forbindelsen mellom de forskjellige delene av skroget, utstyret og rørledningene uunngåelig problemet med elektrokjemisk korrosjon av forskjellige metaller; å ta effektiv elektrisk isolasjon eller kompensasjonstiltak er et teknisk problem som må vurderes i ingeniørapplikasjoner. Titanlegeringsmaterialer har god biokompatibilitet. Vedheft og vekst av marine organismer i det marine miljøet vil føre til blokkering av rørledninger, vektøkning og andre uheldige effekter. Det er nødvendig å ha praktiske midler for å løse problemet med langsiktig bunnstoff.
