Titanbefestigungen für die Schifffahrt

Die Meeresumwelt gilt als eine der anspruchsvollsten Korrosionsumgebungen weltweit. Sie ist durch vielfältige Korrosionsfaktoren gekennzeichnet, darunter starker Salznebel, starke Gezeitenkräfte, mikrobielle Anhaftung und Temperaturschwankungen. Befestigungselemente, zentrale Strukturbauteile in maritimen Ingenieurprojekten wie Schiffen, Offshore-Plattformen, Unterwasserpipelines und Gezeitenkraftwerken, sind langfristiger Korrosion durch korrosive Medien und dynamische Belastungen ausgesetzt. Titan ist ein idealer Werkstoff für maritime Anwendungen. Verbindungselemente Aufgrund seiner extrem niedrigen Korrosionsrate im Meerwasser (jährliche Korrosionsrate unter 0.001 mm), seines hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses (Festigkeit vergleichbar mit Stahl bei nur 57 % des Stahlgewichts) und seiner ausgezeichneten Dauerfestigkeit. Mit über einem Jahrzehnt Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Fertigung von Titanbefestigungselementen, Wstitanium besitzt ein präzises Verständnis der besonderen Anforderungen an Verbindungselemente im Schiffbau und hat ein umfassendes Kerntechnologiesystem etabliert, von der Materialanpassung bis zur Lieferung des fertigen Produkts.

Herstellung von Titan-Befestigungselementen für die Schifffahrt

Titan-Befestigungselemente für die Schifffahrt müssen gleichzeitig die vier Hauptanforderungen „Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, hohe Präzision und starke Anpassungsfähigkeit“ erfüllen. Wstitanium hat eine zielgerichtete Technologiematrix entwickelt, die sich auf CNC-Präzisionsbearbeitung, kundenspezifische Wärmebehandlung und meeresspezifische Oberflächenbehandlung konzentriert.

CNC-Präzisionsbearbeitung

Wstitanium hat in hochpräzise 5-Achsen-CNC-Bearbeitung Zentren und CNC-Gewindeschleifmaschinen. Diese Maschinen zeichnen sich durch eine Positioniergenauigkeit von ±0.002 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ±0.001 mm aus und ermöglichen die präzise Bearbeitung von Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und anderen Befestigungselementen von M4 bis M120. Für extralange Stehbolzen, die auf Offshore-Plattformen verwendet werden (bis zu 5000 mm Länge), wird ein segmentierter Bearbeitungsprozess kombiniert mit einer Gesamtbegradigung eingesetzt. Die Doppelspindeln einer speziellen CNC-Drehmaschine werden synchron angetrieben, um Bearbeitungsgeräusche durch übermäßige Längenverhältnisse zu vermeiden und Geradheitsfehler der Schrauben von ≤0.1 mm/m zu gewährleisten.

Wärmebehandlung

Titan-Befestigungselemente für den Schiffsbau müssen dynamischen Belastungen wie Wellenschlag und Gerätevibrationen standhalten. Ihre mechanischen Eigenschaften (insbesondere Dauerfestigkeit und Zähigkeit) bestimmen direkt die strukturelle Sicherheit. Wstitanium hat eine Vielzahl maßgeschneiderter Wärmebehandlungsverfahren entwickelt, die auf die Belastungseigenschaften verschiedener Meereszonen (Spritzwasserzone, Gezeitenzone, Vollwasserzone und Unterwasserzone) zugeschnitten sind, um ein präzises Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit zu erreichen.

1. Spannungsarmglühen

Diese Technologie wird in erster Linie verwendet, um bei der CNC-Bearbeitung entstehende innere Spannungen zu beseitigen und so Spannungsrisskorrosion durch Spannungskonzentration in Befestigungselementen im Meeresbereich zu verhindern.

2. Lösungsalterung

Bei Schiffsbaukomponenten, die hohen Belastungen ausgesetzt sind (wie etwa die Schrauben der Beine von Offshore-Plattformen und Befestigungselemente für Schiffsantriebssysteme), wird bei Wstitanium eine kombinierte Wärmebehandlung aus „Lösung und Alterung“ angewendet, um die Festigkeit zu erhöhen.

3. Tieftemperaturstabilisierung

Für Befestigungselemente in vollständig eingetauchten und untergetauchten Bereichen, wo das Risiko mikrobieller Korrosion und Wasserstoffversprödung höher ist, nutzt Wstitanium eine innovative „Niedrigtemperaturstabilisierung“. Die 10- bis 12-stündige Lagerung des Werkstücks bei 250–300 °C fördert die Bildung eines dichten TiO₂-Oxidfilms auf der Oberfläche und erhöht so die Widerstandsfähigkeit gegen mikrobielle Korrosion. Zudem fördert es die langsame Freisetzung des im Material absorbierten Wasserstoffs, wodurch der Wasserstoffgehalt auf unter 5 ppm gesenkt und Wasserstoffversprödung wirksam verhindert wird.

Oberflächenbearbeitung

In Meeresumgebungen sind Salznebel, Meerwassereinbruch und mikrobielle Anhaftung die Hauptursachen für Korrosionsschäden an Verbindungselementen. Die Oberflächenbehandlung ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Schutzleistung.

1. Beizen und Passivieren

Als grundlegendes Verfahren zur Oberflächenbehandlung besteht sein Hauptziel darin, Zunder, Ölflecken und mikroskopische Defekte zu entfernen und einen gleichmäßigen Passivierungsfilm zu bilden. Wstitanium verwendet eine umweltfreundliche gemischte Beizlösung (HF:HNO₃:H₂O = 1:4:15) und wird 8–12 Minuten lang bei Raumtemperatur eingetaucht. Das HF löst die Oxidschicht auf, während das HNO₃ einen Passivierungsfilm auf der Titanoberfläche bildet und Oberflächenverunreinigungen schnell entfernt. Das Produkt wird dann 40 Minuten lang in ein 50 °C warmes Passivierungsbad (25 % Salpetersäurelösung) gelegt, wodurch ein dichter TiO₂-Passivierungsfilm mit einer Dicke von 8–12 nm gebildet wird. Die Oberflächenrauheit Ra beträgt ≤ 0.8 μm und das Produkt übersteht 1500 Stunden Korrosionsfreiheit in einem neutralen Salzsprühtest.

2. Mikrolichtbogenoxidation

Für Befestigungselemente im Spritzwasserbereich (dem korrosionsgefährdetsten Bereich) verwendet Wstitanium die Mikrolichtbogenoxidationstechnologie, um eine Keramikbeschichtung aufzutragen. Bei dieser Technologie werden Titanbefestigungen als Anoden verwendet. Hochspannungsimpulsentladungen von 1000–1500 V werden in einem Silikatelektrolyt angewendet, wodurch Mikrolichtbögen auf der Oberfläche entstehen und eine 50–100 μm dicke TiO₂-Keramikbeschichtung entsteht. Die Beschichtung erreicht eine Haftfestigkeit von ≥60 MPa zum Substrat und eine Härte von HV800–1200. Sie weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Salzsprühkorrosion (kein Rotrost nach einem 5000-stündigen Salzsprühtest) und eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf und widersteht Wellenschlag und Sandabrieb.

Wstitanium bietet schnelle Anpassungsmöglichkeiten, darunter Sechskantschrauben, Flanschschrauben, Stehbolzen, Kontermuttern, Spiraldichtungen, Stellschrauben und mehr. Erhältlich in Größen von M4 bis M120 und Längen bis zu 6000 mm, eignet es sich für Schiffe, Offshore-Plattformen, Unterwasserpipelines und mehr. Im Hinblick auf die strukturelle Anpassung werden spezielle Strukturen entsprechend den Verbindungseigenschaften der Ausrüstung entwickelt, wie z. B. Muttern mit Anti-Lockerungszähnen, Flanschschrauben mit Dichtungsnuten, speziell geformte Dichtungen usw., um das Kompatibilitätsproblem zwischen herkömmlichen Befestigungselementen und Schiffsausrüstung zu lösen.