Чтение онлайн

Спору нет — титан действительно самый перспективный металл для корпусов батисфер, батискафов и других глубоководных аппаратов. Именно в условиях, когда на металл действуют чудовищное давление и вызывающая коррозию средами раскрываются все его лучшие свойства: высочайшая удельная прочность, стойкость против коррозии под действием механических нагрузок. Способность титана ”играючи” переносить сколь угодно длительное воздействие морской воды открывает ему дорогу как материалу для подводных обитаемых научных станций.

Фирма "Дженерал электрик" разрабатывает проект таких экспериментальных жилищ. Предполагается, что они будут размещаться либо на океанском дне, либо вблизи грунта на глубинах до 3700 метров. Основными материалами исследовательских обитаемых станций должны быть пирокерамика, упрочняемые стеклопластики и, конечно же, титановые сплавы, которые уже сейчас нередко используются в качестве высокопрочных тросов для погружения и подъема глубоководных аппаратов.

Титан может сослужить очень хорошую службу и тем исследователям, которые занимаются геофизическими замерами и наблюдениями, плавая на специальных немагнитных судах. На таких кораблях совершенно не должно быть железных, никелевых изделий, деталей из нержавеющих сталей. Вместе с тем, другие материалы, отличающиеся немагнитностью, не могут быть полностью заменены сталями и сплавами на никелевой основе, так как уступают им и по. прочности,и по стойкости против коррозии. Титан же и немагнитен, и в состоянии не просто заменить магнитные материалы, но и обеспечить целый ряд дополнительных преимуществ.

Люди уже спускались в самую глубокую впадину мирового океана, ступали по Луне. Аппараты, созданные человеком, устремляются к самым отдаленным планетам солнечной системы. И все же есть сфера, где наши достижения очень скромны, сфера, куда мы почти совершенно не проникали. Мы знаем, что такое океан, знаем, что такое космическое пространство, но еще мало изучены недра нашей планеты. И не только те, глубинные недра, которые удалены от нас на тысячи километров и образуют загадочное ядро, но даже земную мантию, находящуюся , казалось бы, совсем рядом, в 15—20 километрах от поверхности. Однако как труднодоступна земная глубь! Самая глубокая в мире шахта, находящаяся на африканском континенте, из которой извлекают золото, не достигает и трети расстояния до верхней мантии, да и бурить на такие глубины — целая проблема. Казалось бы, пустяк, какие-то полтора десятка километров . . . Что стоит воздвигнуть мощную буровую вышку и бурить, пока не достигнешь нужной глубины. Но что значит бурить? Это значит высверлить долотом отверстие, все глубже погружая в землю бурильную колонну, свинчиваемую по мере удлинения из новых и новых труб. Можете себе представить, какую массу будет иметь многокилометровая колонна. А ведь держится она только за счет прочности стенок труб, находящихся у земной поверхности, над устьем скважины.

Колонна висит и если ее бесконечно удлинять, то наступит момент, когда она оборвется под собственной тяжестью. И произойдет это значительно раньше, чем будет достигнута верхняя мантия. Вот что препятствует нам поглубже заглянуть в земную твердь. Вы скажете, что можно ведь сделать трубы с гораздо более толстыми стенками, более пробные. Да, можно, но это значительно увеличит их массу, так что таким способом проблему все равно решить нельзя. И все же в различных местах планеты уже приступили к сверхглубокому бурению. В СССР научно-экспериментальные скважины пробуривают на суше, американские исследователи предпочитают достичь земной мантии через дно океана, поскольку земная кора под океаном несколько тоньше. Проект "Верхняя мантия Земли” уже воплощается в жизнь.

Трудно переоценить научное значение сверхглубокого бурения, но оно будет иметь также и немаловажный практический результат. С помощью таких скважин удастся обнаружить немало полезных ископаемых, залегающих как глубоко в земной коре, так и в самой верхней мантии.

Как же удалось решить проблему прочности труб? Разумеется, без высокопрочных сплавов на основе титана здесь не обошлось. Благодаря им могут быть достигнуты глубины не только в 15—20, но и в 30 километров.

Важнейшее условие жизни на Земле — вода, и вряд ли кто- нибудь будет спорить с этим положением. Но воды на Земле мало . . . Вот это утверждение многие уже будут оспаривать. ”Как — мало?” — вполне резонно могут спросить. — Разве моря и океаны не покрывают большую часть поверхности нашей планеты?” Покрывают. Но именно моря и океаны, в которых вода, как известно, соленая. Основой жизни же является вода пресная.

Без пищи человек в состоянии прожить больше месяца, а без воды — погибает уже через несколько суток. От двух с половиной до четырех литров — такова ежедневная физиологическая норма воды для каждого человека. Но физиологическая норма — это только та жидкость, которую человек должен принимать внутрь. Цивилизованный человек на свои нужды тратит гораздо больше воды — от 30 до 230 литров в сутки, а цивилизованное общество — целые реки и моря.

Промышленность поглощает невообразимо огромное количество пресной воды. Для изготовления бутылки лимонада, например, расходуется 5 литров, а для производства тонны газетной бумаги — 50 тонн воды, но есть и такие производственные процессы, при которых потребность в воде превышает по массе выход готовой продукции в сотни и даже в тысячи раз. Например, на выпуск одной тонны каустической соды требуется 250—300 тонн воды, на отбелку тонны хлопка — 280 тонн, на получение тонны искусственного шелка — более 750 тонн, одной тонны никеля — 800—850 тонн, а на выработку одной тонны аммиака расходуется до 1000 тонн воды!

Пресная вода необходима в овощеводстве для полива и подкормки растений в парниках и теплицах, вода нужна для полива газонов, цветников и городских парков. При уходе за крупным рогатым скотом на каждую голову расходуют 100— 125 литров воды в сутки. Все больше распространяется орошаемое земледелие.

Но вода нужна не только всему живому. Каждому трактору необходимо в сутки 150 литров воды, автомобилю — 50—100 литров. В конечном счете, все расходы воды так или иначе связаны с удовлетворением потребностей человека, а поэтому можно сказать, что каждому из нас ежегодно требуется 900 тонн воды.

Где же взять такое огромное количество пресной воды для миллиардов живущих на Земле людей, если учесть к тому же, что численность населения планеты быстро увеличивается, а количество пригодной для использования воды даже уменьшается, так как водоемы все больше загрязняются промышленными отходами? Ответ может быть только один: перерабатывать морскую воду в пригодную для питья и хозяйственнотехнических нужд.

Каждые 97 из 100 литров имеющейся на Земле влаги содержат 3,5 процента солей, которые и делают воду непригодной для использования в промышленности и в быту. Обессолить воду можно различными способами — вымораживанием, выпариванием, перегонкой и некоторыми другими. Но в любом случае дело придется иметь с морской водой, коррозионная активность которой хорошо известна. Именно поэтому в качестве конструкционных материалов опреснительных установок никогда не фигурируют обычные стали, а упоминаются сплавы алюминия, различные бронзы, медноникелевые сплавы и, разумеется, титан. Было бы удивительно, если бы его не упоминали вообще. Правда, титан как не очень дешевый металл не используется для изготовления всего опреснителя, а применяется только в местах, где без него совершенно нельзя обойтись.

Полтораста километров бесшовных титановых труб, множество трубчатых решеток и деталей испарителя использовано в опреснительной установке, находящейся на самом большом из американских Виргинских островов — Санта-Крус. Многоступенчатая установка, работающая по методу однократного испарения, была построена компанией "Вестингауз” для снабжения водой алюминиевого завода фирмы "Харвей алюминиум”.

Поначалу предполагалось, что основным материалом опреснителя будут медноникелевые сплавы, и установка была спроектирована из расчета, что рабочая температура рапы не превысит 85 °С. Применение титана в испарителе позволило повысить температуру рапы до 121 °С и удвоить производительность агрегата. Это оказалось возможным благодаря еще и тому, что титан обеспечивает более высокую теплопередачу, чем более теплопроводные, но покрытые накипью материалы.

Спустя два года с момента начала эксплуатации проверили состояние титановых труб. Несмотря на то что через установку за это время протекало 18 миллиардов кубических метров морской воды вместе со скорлупой моллюсков, а температура рассола в испарителе превышала 100 °С, вся система труб пребывала в идеальном состоянии. Трубы из других стойких материалов в таких условиях не выдержали бы и года работы. Предполагают, что титановые трубы будут эксплуатироваться без замены десятки лет, обеспечивая на протяжении всего срока службы бесперебойную работу опреснительной установки.