دور وتطبيقات التيتانيوم في الصناعة
قائمة فوائد التيتانيوم طويلة ومتعددة, وهذا يجعله مفيد جدا في عدد كبير من مجالات الصناعة المختلفة وهذا يتضمن السيارات والطيران والهندسة المعمارية. و من فوائد التيتانيوم :
القوة خفة الوزن مقاومة التآكل نسبة القوة للوزن عالية خصائص ميكانيكية عاليةالصناعات الكيميائية
التيتانيوم يوفر مادة فعالة اقتصاديا في العديد من بيئات التآكل, مقاومة التآكل تمتد طول دورة حياة المعدات، وهذا يقلل من تكاليف الصيانة.
التيتانيوم وخصائصه المتفوقة والرائدة في مقاومة التآكل جعلته خيارا طبيعيا في تطبيقات المعالجة الكيميائية والصناعات الكيميائية.
عند معالجة مركبات قاسية مثل حامض النيتريك, الأحماض العضوية, وثانى أكسيد الكلور, والحوامض المُخَفِّضة الحسّاسة, وكبريتيد الحديد, يكون التيتانيوم الاختيار الأمثل لصناعة الاوعية والمبادلات الحرارية وانظمة الانابيب واجهزة التبريد والخزانات.
الصناعات البحرية
مقاومة التآكل في مياة البحر وتطبيقات المياة المالحة تجعل التيتانيوم الأفضل استخداما في التطبيقات البحرية. فهو يستخدم في الصمامات الكروية ومضخات الحريق وهيكل الغواصات ونظم الدفع المائي وكذالك في التبريد ونظم الانابيب والعديد من التطبيقات الأخرى.
التيتانيوم منيع ضد التآكل الناتج عن المياه المالحة والبيئة البحرية ونتيجة لذلك فهو الاختيار الأمثل لتصنيع تطبيقات مثل الغواصات وتجهيزات اليخوت والمراوح واعمدة الدفع وتطبيقات تحت المياه.
اضافة إلى ذلك بسبب مقاومة التيتانيوم للتاكل يستخدم التيتانيوم في تصنيع الصمامات الكروية ومضخات الحريق والمبادلات الحرارية ونظم الانابيب وغيرها من التطبيقات البحرية التي تحتاج مقاومة عالية للتآكل.
قابلية التيتانيوم للتشكل واللحام والتشغيل جعلته اختيار ممتاز للتطبيقات البحرية.
الصناعات العسكرية
التيتانيوم الآن من المواد الشائعة الاستخدام في صناعة العربات المصفحة وناقلات الجند, للتيتانيوم خواص بلاستيكية جيدة كما أنه يقلل الوزن بشكل كبير في هذه التطبيقات.
بالاضافة إلى استخدام التيتانيوم في صناعة الطائرات العسكرية, فانه يعتبر الاختيار الأمثل في صناعات التسليح العسكرية لان له خواص بلاستيكية ممتازة ووزن خفيف ومقاومة للتاكل والقابلية للتشكيل.
ففى الصناعات العسكرية هناك حاجة دائمة لتقليل وزن العربات البرية, وخاصة الدبابات, عربات القتال وناقلات الجنود, التيتانيوم يلبى هذه الاحتياجات من خلال استخدامه بدل من سبائك الصلب والالومنيوم في بعض التطبيقات, والتيتانيوم يقدم توفير للوزن بنسة تصل إلى 35% وأيضا يقدم خصائص بلاستيكية جيدة وحماية أكثر من الالومنيوم الذي كان يستخدم في هذه التطبيقات. و يستخدم التيتانيوم في عمل الدروع حيث الخصائص البلاستيكية وخفة الوزن تكون مفيدة ومطلوبة.
صناعات الغاز والبترول
الاسطوانات والانابيب المصنوعة من التيتانيوم هي المنتجات الأساسية في هذه التطبيقات حيث يكون من الضرورى ان تكون المادة المصنوع منها هذه الانابيب مقاومة للتآكل, قوية, وخفيفة الوزن.
أنظمة الانابيب والاسطوانات في صناعات الغاز والبترول يجب أن تكون من مادة توافق معايير وشروط معينة, لابد ان تكون هذه المادة مقاومة للتآكل, قوية وتتحمل الضغط, وتكون نسبة القوة للوزن عالية.
التيتانيوم لديه كل هذه المتطلبات ويوافق هذه الشروط, يتم استخدام اسطوانات وانابيب التيتانيوم في هذا المجال بسبب خصا~صه المعدنية الممتازة, ولكن ليس هذا فقط فهو يقلل تكاليف الصيانة كما يقلل الوزن, في هذا النوع من التطبيقات أي تقليل في الوزن مفيد جدا.
و لأن هذه البيئة تتضمن درجات حرارة عالية بالاضافة إلى الضغط العالي, فيكون التيتانيوم مرة أخرى هو معدن الاختيار لمثل هذه التطبيقات.
صناعة المبادلات الحرارية
يظل أهم تطبيقات التيتانيوم تطبيقات التبادل الحرارى والتي يكون فيها التبريد بواسطة المياه المالحة ومياه البحر أو المياه الملوثة, والتي يكون فيها مقاومة التآكل شئ أساسي.
تستخدم المبادلات الحرارية على نطاق واسع في محطات توليد الكهرباء, مصافى النفط, أنظمة تكييف الهواء, المصانع الكيميائية, المنصات البحرية, السفن والغواصات. الاعتماد على التيتانيوم في هذه المجال على مدى الحياة أمر موثوق منه.
تكلفة التيتانيوم في هذا المجال تنافسية وليست فقط عند التركيب بل على مدى الحياة تكون تكلفة الصيانة قليلة, يستخدم في هذا المجال صفائح ولفائف التيتانيوم.
توليد الطاقة
يستخدم التيتانيوم في صناعة توليد الطاقة في صناعة ريش التوربينات, وبالاضافة إلى ذلك يتم استخدام انابيب التيتانيوم على نطاق واسع في المكثفات في مصانع الطاقة بسبب خصائصه الجيدة في مقاومة التآكل على مدى الحياة.
توقف العمل للصيانة في مصانع الطاقة مكلف جدا, وقد وجد أن 30% من التوقف عن العمل في مصانع الطاقة يؤدى إلى فشل التوربينات البخارية, وقد كان التيتانيوم هو الحل لهذه المشكلة حيث تم استخدامه في ريش التوربينات في بعض المساحات الحرجة لزيادة كفاءة وعمر التوربينات وفي نفس الوقت تم تقليل الوقت الضائع لعمل الصيانة, وكان استخدام التيتانيوم هو المسئول عن انخفاض معدل التوقف عن العمل اللازم للصيانة وهذا ادى إلى توفير التكلفة وكفاءة في التشغيل.
و بالاضافة إلى ذلك تستخدم انابيب التيتانيوم في مصانع الطاقة في التطبيقات التي تحتاج إلى مقاومة عالية في التآكل في عمر غير محدود, كما أنه يتم تصميم انابيب التيتانيوم بدون الحاجة إلى اضافة سماحيات التآكل, وبحساب التكاليف نجد ان التيتانيوم هو الاختيار الأمثل في مجال توليد الطاقة.
الصناعات الورقية
خاصية مقاومة التآكل تجعل التيتانيوم من أفضل المواد في صناعة الورق وفي صناعة العديد من المضخات وانظمة الانابيب. يمكن استخدام تطبيقات التيتانيوم بشكل فعال في صناعة الورق, الحاجة إلى مقاومة التآكل والاعتمادية وأيضا القدرة على الأداء بفاعلية في درجات الحرارة العالية يجعل التيتانيوم المادة الانسب في صناعة الورق. أصبح التيتانيوم المادة القياسية التي يصنع منها المعدات في قسم الصباغة .
صناعات آخرى
التيتانيوم هو المعدن المفضل في الصناعات الغدائية والدوائية أيضا. التطبيقات الصناعية للتيتانيوم تتطور مع مرور الزمن بعض الامثلة عن الاستخدامات الفريدة للتيتانيوم اليوم هي كالتالى:
الصناعات الغذائية والدوائية
المصانع تعيد النظر في المعدات التي تستخدمها بشكل مستمر والتكاليف المرتبطة بهذه المعدات عندما تكون بيئة التصنيع/ الإنتاج عرضة للتآكل, وكنتيجة لذلك لابد ان يوجد صيانة مستمرة وبعد ذلك سيكون السؤال ما هي المادة الأكثر مقامة للتآكل لتخفيض تكلفة الصيانة؟ والاجابة تكون في كثير من الأحيان خاصة فيما يخص الصناعات الغدائية والدوائية التيتانيوم.
تحلية المياة
في ارجاء كثيرة من العالم مياه الشرب لديهم تأتى من تحلية المياه, التيتانيوم مناسب تماما لاستخدامه فيالتبخر متعدد المراحل وذلك لمقاومته للتآكل وهو أيضا قليل التكلفة نسبيا ويمكن استخدامة في المكثفات في هذه المصانع لان التيتانيوم مقاوم للتآكل فيسمح باسخدام انابيب رفيعة من التيتانيوم بدلا من انابيب Cu-Niكما أن انابيب التيتانيوم يمكن أن تستمر مدى الحياة.
المنتجات الاستهلاكية
صناعات التيتانيوم تقدم منتجات نحتاجها في حياتنا اليومية في مجالات متعددة مثل الهندسة المعمارية ومعدات رياضية وصناعات آخرى في مجالات متعددة مثل:
البحرية
يستخدم التيتانيوم في الصناعات البحرية خاصة لتقليل الوزن ومقاومة النآكل. يعتبر أداء التيتانيوم في الماء المالح ممتاز ويرجع ذلك إلى مقاومته للتآكل, التآكل الصدعى والتآكل الميكروبيولوجى لا يسببا مشاكل عند استخدام التيتانيوم. استخدامات التيتانيوم في الصناعات البحرية تشتمل: مراوح السفن ,مبادلات الحرارة في السفن ,شبكة الانابيب ,نظام ثقل الموازنة ,نظام الفضلات ,حماية منطقة المد ,الأجزاء المادية للسفن.
التيتانيوم لا يستخدم فقط في صناعة السفن التجارية والحربية ولكن أيضا في سفن الصيد والغواصات. لقد دخل التيتانيوم في الصناعات البحرية عندما بحث المهندسون عن تخفيض تكلفة الصيانة وأيضا تخفيض استهلاك الوقود(من خلال تقليل الوزن) .
المعدات الرياضية
لنفس الأسباب التي تدعوا لاستخدام التيتانيوم في صناعة الطائرات يستخدم التيتانيوم أيضا في صناعة المنتجات الرياضية فبسبب وزن التيتانيوم الخفيف فهو يستخدم في صناعة مضارب التينس ويدخل في صناعة الدراجات الهوائية ومعدات التخييم الخ. بسبب قوة التيتانيوم ووزنه الخفيف فيدخل في صناعة المعدات الرياضية حيث من المفيد تقليل الوزن على قدر الإمكان. أول المنتجات الرياضية التي دخل فيها صناعة التيتانيوم كانت في عام 1990 حيث استخدم في صناعة رؤس مضارب الجولف بسبب وزن التيتانيوم الخفيف سمح بتكبير الجزء من المضرب الذي يضرب الكرة مما ادى لان تكون الضربة دقيقة وقوية.
صغر معامل المرونة في التيتانيوم إلى جانب خفة الوزن, والقوة جعلته من المواد المفضلة في تصنيع المنتجات الرياضية التالية: هيكل الدراجات الهوائية ومكوناتها ,مضارب التنس ,الزلاجات ,مضارب البيسبول ,احذية التزلج ,معدات التنزه ,معدات التخييم ,مضارب الجولف.
الموضة والاكسسوارات
اطارات النظارات والمجوهرات والساعات مجرد جزء صغير من الكثير من التطبيقات التي يدخل فيها التيتانيوم في مجال الموضة. بينما كانت صناعة التيتانيوم تتطور كان من الطبيعى ان تكون جلية لعامة الناس فقد شاع عن التيتانيوم انه معدن خفيف الوزن ومتين وموضة. أول منتج مصنوع بالتيتانيوم في مجال الزينة والموضة كان في عام 1980 وكان هدا المنتج ساعة ومن المنتجات الأخرى المصنوعة من التيتانيوم الآن اطارات النظارات والتي من مميزاتها انها متينة وخفيفة الوزن ومرنة ولها شكل جميل ومريحة. كل يوم يدخل التيتانيوم في صناعات جديدة تخص الموضة بما في ذلك صناعة المجوهرات ومن امثلتها اكسسوارات الزفاف ومنها الحلقان والاساور والقلادات, وبشكل عام أي قطعة مجوهرات متوفرة مصنوعة من الذهب أو الفضة يوجد منها ما هو مصنوع من التيتانيوم.