تعارف
گہرے سمندر کے سازوسامان میں گہرے سمندر میں لڑاکا فوجی سازوسامان، انسان بردار/بغیر پائلٹ آبدوزیں، گہرے سمندر میں خلائی اسٹیشن اور ترسیل کے پلیٹ فارم، پانی کے اندر گلائیڈرز، زندگی بچانے والی گھنٹیاں وغیرہ شامل ہیں۔ گہرے سمندر کی نگرانی اور معلوماتی نیٹ ورک کی تعمیر، گہرے سمندر میں "سخت" محاذ آرائی کی کارروائیاں، سہ جہتی وسائل کی فراہمی وغیرہ۔ سمندر کو گہرائی کے ساتھ کنٹرول کرنا ہمارے ملک کے لیے سمندری طاقت بننے کی حکمت عملی پر عمل درآمد کی بنیاد اور ضمانت ہے۔ "میری ٹائم سلک روڈ"، اور بحریہ کی "قریب سمندری دفاع اور بعید سمندری دفاع" میں تزویراتی تبدیلی کا احساس کریں۔
گہرے سمندری حالات میں، سروس کی شرائط اور آلات کی فعال ضروریات میں بہت سی نئی خصوصیات ہیں۔ مثال کے طور پر، انتہائی زیادہ سمندری پانی کے بیرونی دباؤ اور سازوسامان کے ڈھانچے کا دباؤ دباؤ کے خلاف مزاحمت کرنے والے ڈھانچے کے سخت تناؤ کا باعث بنتا ہے، یہاں تک کہ مواد کے پیداواری نقطہ کے قریب بھی، اور آلات کو طویل عرصے تک استعمال کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ وقت اور بار بار تیرتا اور غوطہ لگایا [3]؛ گہرے سمندری حالات میں آکسیجن کا کم مواد مادی سطح کے گزرنے کو نمایاں طور پر متاثر کرے گا، مواد کے سنکنرن کو تیز کرے گا یا کریکنگ کے رجحان میں اضافہ کرے گا۔ ان ماحولیاتی خصوصیات نے دباؤ سے بچنے والے ساختی مواد کی حفاظت اور قابل اعتماد ڈیزائن کے لیے اہم تقاضے پیش کیے ہیں۔ ہلکے وزن اور بہترین سمندری پانی کی سنکنرن مزاحمت کے ساتھ ساختی مواد کے طور پر، ٹائٹینیم الائے سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ گہرے سمندر کے آلات میں طویل مدتی پانی کے استعمال میں ناکافی بویانسی ریزرو اور ناقص ساختی حفاظت اور بھروسے کے عام مسائل کو حل کرے گا [4,5]۔
ٹائٹینیم مرکب مواد دباؤ مزاحم ڈھانچے میں استعمال کیا جاتا ہے. روایتی اسٹیل مواد کے مقابلے میں، ان کا لچکدار ماڈیولس، مینوفیکچرنگ کا عمل، اور ناکامی کا موڈ مختلف ہے۔ فی الحال، ابھی بھی کچھ عام بنیادی مسائل ہیں جن کو توڑنے کی ضرورت ہے۔ ایک ہی وقت میں، بہت سے اہم تکنیکی مسائل جو ڈیزائن، تعمیر اور استعمال کو محدود کرتے ہیں کچھ انجینئرنگ منصوبوں میں بھی اٹھائے گئے ہیں [6]۔ یہ مقالہ گہرے سمندر میں ٹائٹینیم کھوٹ کے سازوسامان کی ترقی کی حیثیت اور موجودہ مادی تکنیکی مسائل کو ترتیب دیتا ہے اور اس پر بحث کرتا ہے، تاکہ ٹائٹینیم کھوٹ کے مواد کے اطلاق کے عمل میں بنیادی مسائل پر تحقیق کو فروغ دیا جا سکے۔ اہم کارکردگی کو بہتر بنانا جیسے مادی سختی اور رینگنے کی مزاحمت۔ آلات کے ڈیزائن اور مادی ٹیکنالوجی کی جدید ترقی۔
2. آلات کی ترقی
(1) فوجی میدان
اپنی اعلیٰ مخصوص طاقت، اچھی گرم اور سرد بنانے کی صلاحیت، بہترین سمندری پانی کی سنکنرن مزاحمت اور ویلڈیبلٹی کی وجہ سے، قریب الفا ٹائٹینیم الائے اور انتہائی کم کلیئرنس -ٹائٹینیم الائے نے آہستہ آہستہ استعمال میں ہل اسٹیل کی جگہ لے لی ہے، اور بڑے اور گہرے ہونے کے لیے مزاحم بن گئے ہیں۔ آبدوزیں دباؤ کے خولوں کے لیے بنیادی ساختی مواد میں رجحانات۔ رپورٹس کے مطابق [7]، سوویت یونین نے سب میرین پریشر ہولز پر ٹائٹینیم کے مرکبات کی ایک بڑی تعداد کو استعمال کرنے کی کوشش میں پیش قدمی کی، اور یکے بعد دیگرے آل ٹائٹینیم ہل کور جیسے K-162، "الفا" کلاس، "مائیک" کلاس اور "سیرا" کلاس۔ طاقتور آبدوز. اگرچہ ریاستہائے متحدہ نے آل ٹائٹینیم شیل آبدوزیں نہیں بنائی ہیں، ٹائٹینیم اللویز کو سب میرین مستولوں، فاسٹنرز اور دیگر اجزاء میں ہل کے وزن کو کم کرنے اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے [8,9]۔
(2) سائنسی تحقیق اور گہرے سمندر کی تلاش
انسان بردار/بغیر پائلٹ گہرے آبدوزوں کی تعمیر میں ٹائٹینیم الائے کے استعمال کے منفرد فوائد ہیں، خاص طور پر اعلی مخصوص طاقت اور سمندری پانی کی سنکنرن مزاحمت کی خصوصیات، جو ساختی وزن کو کم کرنے اور سنکنرن سے بچاؤ کے اخراجات کو کم کرنے میں اہم کردار ادا کرتی ہیں۔ عظیم اثر. اس وقت، بہت سے ممالک نے ٹائٹینیم مرکب آبدوزوں کی تحقیق اور تعمیر کی ہے، اور اس میدان میں تحقیق نے قابل ذکر پیش رفت کی ہے.
1. ریاستہائے متحدہ
1960 کی دہائی سے پہلے، امریکی گہری آبدوزوں کا پریشر ہل بنیادی طور پر اعلیٰ طاقت والے اسٹیل سے بنایا گیا تھا، جیسے کہ "ایلون" گہرے سمندر میں انسانوں سے چلنے والی آبدوز جو وڈز ہول اوشیانوگرافک انسٹی ٹیوشن (WHOI) نے تیار کی تھی۔ سٹیل کی کثافت ٹائٹینیم کے مرکب کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے، جو "ایلون" کی گہرائی کو بہت حد تک محدود کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، "ایلون" کو ہر سال سنکنرن سے بچاؤ کے مہنگے آپریشن کرنے کی ضرورت ہے۔ اس وجہ سے، 1973 سے، WHOI نے "ایلون" پر ایک بڑا اپ گریڈ کیا ہے، اسے ٹائٹینیم الائے پریشر چیمبر تیار اور تبدیل کیا ہے، یعنی Ti-6A1-2Nb{ کا استعمال کرتے ہوئے {6}}Ta-0.8Mo الائے HY100 اعلی طاقت والے اسٹیل کو تبدیل کرنے کے لیے ایک نیا شیل بنانے کے لیے، اسی وقت، بویانسی بالز اور ہائی پریشر سلنڈر Ti-6Al{{ سے بنے ہیں۔ 13}V مرکب۔ اپ گریڈ کے بعد، نئے "ایلون" کی غوطہ خوری کی گہرائی 6500 میٹر ہے، اور اس کی آپریٹنگ صلاحیت دنیا کے 98 فیصد سمندری علاقوں پر محیط ہے، اور اس نے بڑی تعداد میں گہرے سمندر کی تلاش کا کام مکمل کیا ہے (مجموعی طور پر 4600 سے زیادہ غوطہ خور آپریشن ) [7]۔
2. جاپان
جاپان نے پہلے ٹائٹینیم کھوٹ انسان سے چلنے والی گہری آبدوز کی ترقی کی۔ 1980 اور 1990 کی دہائیوں میں، الٹرا لو گیپ Ti-6Al-4V الائے کا استعمال بالترتیب 2000 میٹر اور 6500 میٹر کی گہرائی کے ساتھ انسانی گہرے آبدوزوں کی تعمیر کے لیے کیا گیا تھا۔ آبدوز مؤخر الذکر، خاص طور پر، ایک بڑی غوطہ خوری کی گہرائی کا حامل ہے اور سمندری علاقوں کی ایک وسیع رینج کا احاطہ کرتا ہے، اور اس نے بہت سے گہرے سمندر کی تلاش کے مشن مکمل کیے ہیں، جو جاپان کی گہرے سمندر کی ترقی اور تحقیق کے لیے ایک اہم ذریعہ فراہم کرتے ہیں [7]۔
3. چین
میرے ملک کے ٹائٹینیم کھوٹ سے چلنے والی گہری آبدوز تحقیقی کام دیر سے شروع ہوا، لیکن ترقی کی رفتار بہت تیز ہے۔ "Jiaolong" انسان سے چلنے والی گہری آبدوز، جس کی تعمیر 2003 میں شروع ہوئی تھی، اس کا وزن 22.9 t ہے، جس کا اندرونی قطر 2.1 میٹر ہے، اور یہ انتہائی کم کلیئرنس TC4 مرکب سے بنا ہے۔ گھریلو مجموعی ڈیزائن یونٹس، سازوسامان کی تیاری کے یونٹس، اور مواد (خاص طور پر ٹائٹینیم الائے) ریسرچ یونٹس کی مشترکہ کوششوں کے ذریعے، "جیاولونگ" نے 2012 میں 7000 میٹر ڈائیو ٹیسٹ کامیابی سے مکمل کیا، جس سے اسی طرح کے آپریٹنگ آبدوزوں کی گہرائی کا ریکارڈ دنیا کا سب سے بڑا ڈائیو بنایا گیا۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ میرے ملک نے ٹائٹینیم مرکبات کے متعلقہ درجات کی تیاری، مولڈنگ اور ویلڈنگ ٹیکنالوجیز میں مہارت حاصل کر لی ہے، اور گولوں کے مکمل طور پر آزاد ڈیزائن، ترقی اور تیاری کا احساس کر لیا ہے [7]۔ میرا ملک مکمل طور پر آزاد دانشورانہ املاک کے حقوق کے ساتھ "Deep Sea Warrior" انسان بردار آبدوز کی ترقی پر عمل درآمد جاری رکھے ہوئے ہے، اور طے شدہ کے مطابق 2017 میں ڈائیو ٹیسٹ مکمل کیا ہے۔
اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ میرے ملک نے گہرے سمندر کے لیے ٹائٹینیم مرکب مواد کی تحقیق اور ترقی اور پروسیسنگ ٹیکنالوجی کی ترقی میں ایک اہم پیش رفت کی ہے، اور دنیا کی اعلی درجے کی صفوں میں داخل ہو گیا ہے۔
(3) تیل اور گیس کا استحصال
توانائی انسانی بقا اور ترقی کا سب سے اہم ذریعہ ہے۔ فوسل انرجی کی بڑھتی ہوئی کھپت کی وجہ سے نئی متبادل توانائی کی تلاش توجہ کا مرکز بن گئی ہے۔ زمین کی سطح کا تقریباً 70 فیصد حصہ سمندروں سے ڈھکا ہوا ہے، جو تیل اور گیس کے وسائل سے مالا مال ہیں۔ اس لیے گہرے سمندر کے وسائل کی تلاش اور ترقی کو تیز کرنے کی اشد ضرورت ہے۔ میرے ملک نے "بحری طاقت کی تعمیر کو تیز کرنے" کے ترقیاتی اسٹریٹجک ہدف کو بھی واضح طور پر پیش کیا ہے۔
سمندری ترقی اہم آپریٹنگ سازوسامان جیسے آف شور ڈرلنگ پلیٹ فارمز اور گہرے سمندر کا پتہ لگانے والوں سے الگ نہیں ہے۔ یہ سازوسامان سخت سروس کے حالات میں ہیں اور طویل عرصے سے سمندری پانی کے سنکنرن اور لہروں کے اثرات کا شکار ہیں۔ اس کے منفرد فوائد کی وجہ سے، ٹائٹینیم کھوٹ کے مواد کے اوپر بیان کردہ آلات کی تیاری کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے کی توقع ہے، لیکن لاگت کا مسئلہ ہمیشہ درخواست کی حد کی توسیع میں رکاوٹ رہا ہے۔ ٹائٹینیم کھوٹ کی تیاری کی ٹیکنالوجی کی پختگی اور بہتری اور کم لاگت ٹائٹینیم مرکب کی تحقیق میں پیش رفت کے ساتھ، لاگت کے عوامل کے بارے میں خدشات کو نمایاں طور پر کم کیا گیا ہے۔ ریاستہائے متحدہ نے آف شور آئل پلیٹ فارم کے ستونوں، پلیٹ ہیٹ ایکسچینجرز وغیرہ میں بڑے پیمانے پر ٹائٹینیم مرکب استعمال کیا ہے۔ 1991 میں، اسے آف شور پلیٹ فارم لفٹنگ ڈیوائسز پر لاگو کیا گیا، جس نے سمندری پانی کے حالات میں ساختی سنکنرن اور تھکاوٹ کے مسائل کو بہتر طریقے سے حل کیا۔ جامع تشخیص کے بعد، ٹائٹینیم مرکب اجزاء کے استعمال میں پہلے سے ہی اچھی لاگت کی معیشت ہے [10,11]۔ میرے ملک کے جنوب مغرب میں تیل اور گیس کی تلاش کے آلات کی ترقی کے عمل میں، H2S پلس CO2 میڈیم کے لیے اعلی سنکنرن مزاحمت کے ساتھ ٹائٹینیم الائے مواد کی ایک بڑی تعداد کو سنکنرن مزاحمت کو یقینی بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جبکہ آلات کے وزن کو بہت کم کیا جاتا ہے اور اچھے جامع فوائد حاصل کیے جاتے ہیں۔
3. مادی ترقی کی سطح
(1) مواد کی تحقیق کی موجودہ حیثیت
ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات بہترین میرین انجینئرنگ مواد ہیں، اور ممالک اپنی تحقیق اور اطلاق کو بہت اہمیت دیتے ہیں، اور سمندری انجینئرنگ کے لیے پے در پے ٹائٹینیم مرکبات کی ایک سیریز تیار کی ہے۔ سوویت یونین/روس اور امریکہ وہ پہلے ممالک تھے جنہوں نے میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم مرکبات کی تحقیق میں مہارت حاصل کی، اور ہر ایک نے میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم الائے کا نظام تشکیل دیا۔ روس میں میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم مرکبات کی تحقیق اور عملی اطلاق کی سطح دنیا میں سب سے آگے ہے۔ اس میں میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم الائے کی ایک سیریز ہے، اور اس نے 490 MPa، 585 MPa، 686 MPa، اور 785 MPa کی طاقت کے ساتھ میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم الائے پروڈکٹس کی ایک سیریز بنائی ہے[12]۔ ریاستہائے متحدہ نے 1960 کی دہائی میں میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم الائے ٹیکنالوجی کا مطالعہ شروع کیا، ٹائٹینیم الائے مواد کی ایک سیریز تیار کی، اور میرین انجینئرنگ کے لیے ٹائٹینیم الائے کے لیے ایک مکمل ایپلیکیشن اسسمنٹ سسٹم قائم کیا۔
(2) خدمت کے ماحول اور ساختی خصوصیات کی کارکردگی کی ضروریات کا جواب دینا
گہرے سمندر کا سامان سمندری پانی میں طویل عرصے تک ڈوبا رہتا ہے، اور اسے سمندری پانی کے انتہائی زیادہ دباؤ کے بوجھ کو برداشت کرنے اور سمندری پانی کے سنکنرن کے امتحان کو برداشت کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ چونکہ گہرے سمندر کا سامان گہرے سمندر اور سطح سمندر کے درمیان طویل عرصے تک کام کرتا رہا ہے، اس لیے اسے بندرگاہ میں داخل ہوتے وقت مختلف قسم کے سمندری ماحول جیسے قریب کے ساحلی سمندری علاقے کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ سمندر میں جانے پر گہرا سمندر، جس کے نتیجے میں ساخت کی حفاظت، وشوسنییتا اور استحکام متاثر ہوتا ہے۔ ، برقرار رکھنے کی صلاحیت اعلی ضروریات کو آگے بڑھاتی ہے۔ طویل عرصے تک خود کو برقرار رکھنے والے حالات میں، ممکنہ غیر روایتی کام کے حالات، جیسے طوفان کے تھپڑ، جسمانی اثرات، اور یہاں تک کہ دھماکے کے اثرات پر بھی غور کرنا ضروری ہے۔ لہذا، تمام سمندری علاقوں، تمام سمندری گہرائیوں، تمام موسموں اور طویل مدتی آپریشن اور انتہائی ماحولیاتی ضروریات ٹائٹینیم مرکب مواد کی کارکردگی پر بہت زیادہ تقاضے رکھتی ہیں۔
گہرے سمندر کے سازوسامان کے ڈیزائن کو نہ صرف ساختی میکانکس اور فلوڈ میکانکس کے بنیادی اصولوں پر عمل کرنا چاہیے بلکہ موجودہ صنعتی مواد کی تیاری کی ٹیکنالوجی اور جہاز سازی کی ٹیکنالوجی کو اپنانے کے لیے انجینئرنگ ٹیکنالوجی کی ترقی کی حیثیت کو بھی یکجا کرنا چاہیے۔ گہرے سمندر کے سامان کے کام کرنے کے حالات کی خصوصیات کے مطابق اور مادی ٹیکنالوجی کے نظام کی موجودہ صورتحال کی بنیاد پر، ٹائٹینیم مرکب مواد کو درج ذیل بنیادی ضروریات کو پورا کرنا چاہیے۔
(1) مادی طاقت کی سطح ساختی ڈیزائن کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔ ڈیزائن یونٹ کے تجزیہ کے نتائج کے مطابق، ڈائیونگ گہرائی میں اضافے کے ساتھ دباؤ سے بچنے والے ساختی مواد کی طاقت کو اعتدال سے بڑھانے کی ضرورت ہے۔ ساختی مینوفیکچرنگ، مواد کی پلاسٹکٹی، سختی، اور مینوفیکچریبلٹی کو مدنظر رکھتے ہوئے، مواد کی مضبوطی بہت زیادہ نہیں ہونی چاہیے، اور مرکب کے مواد کے انتخاب کا ڈیزائن بنیادی طور پر ٹائٹینیم الائے [13] قسم کے - -کے قریب ہے۔
(2) مواد میں سمندری سنکنرن ماحول (جیسے سمندری پانی، سمندری ماحول وغیرہ) میں اچھی پلاسٹک کی سختی اور تناؤ کی سنکنرن مزاحمت ہے، اور اس میں کم سائیکل تھکاوٹ مزاحمت ہے، جو طویل مدتی استعمال کی حفاظت اور وشوسنییتا کو پورا کرتی ہے۔ سامان اور کام کے خصوصی حالات کی ضروریات۔
(3) مادی ٹیکنالوجی کی اچھی موافقت۔ ہل اور سمندری سامان کی پروسیسنگ خصوصیات جیسے کاسٹنگ، فورجنگ، کولڈ اور ہاٹ فارمنگ، کم لاگت ٹائٹینیم الائے ساختی حصوں کی تیاری کے عمل کی ضروریات کو پورا کریں، اچھی ویلڈیبلٹی ہے، اور عام طور پر ویلڈنگ کے بعد ہیٹ ٹریٹمنٹ کو مضبوط کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ . مواد اور عمل کی کارکردگی بڑے پیمانے پر جہاز کے سامان کی ضروریات کو پورا کرتی ہے، اور یہ مولڈنگ، غیر تباہ کن جانچ اور دیگر ٹیکنالوجیز سے لیس ہے۔
(3) مواد کی سختی سامان کی حفاظت کو محدود کرتی ہے۔
ابتدائی ویلڈڈ ہولز کی ٹوٹ پھوٹ کی وجہ سے ہونے والے تباہ کن حادثات کوئی معمولی بات نہیں تھی، جس نے ڈیزائنرز کو ٹوٹنے والے مسائل کا تجزیہ کرنے اور حل کرنے کے لیے میکانکس اور میٹالرجی جیسے طریقے استعمال کرنے پر آمادہ کیا۔ 1950 کی دہائی کے اوائل میں، بڑے جہاز ساز ممالک نے ڈراپ ویٹ، ڈائنامک ٹیرنگ، کریک سورس ایکسپوزن، اور ماحولیاتی تبدیلیوں کے ساتھ مواد کی سختی کا تجزیہ کرنے کے لیے ہل کے مواد پر درجہ حرارت کے اثرات کے ٹیسٹ کی سیریز پر تحقیق کی اور اس بات کا جائزہ لیا کہ آیا ان کا استعمال ہلوں کی تیاری میں کیا جا سکتا ہے۔ [14]۔
فی الحال، ٹائٹینیم الائے مواد کی فریکچر سختی کا جائزہ لینے کے طریقوں میں بنیادی طور پر شامل ہیں: ہوائی جہاز کے تناؤ کے فریکچر کی سختی، J انٹیگرل، کریک اوپننگ ڈسپلیسمنٹ δ، چارپی امپیکٹ فریکچر ٹفنس اک، وغیرہ۔ عام طور پر، کسی مواد کی نازک تناؤ کی شدت کا عنصر KIc ہوتا ہے۔ نمونہ کی موٹائی B، شگاف کی لمبائی اور ligament کی چوڑائی سے متعلق۔ صرف اس صورت میں جب نمونہ کی موٹائی B سے زیادہ یا اس کے برابر ہو تو ایک مستحکم KIc حاصل کیا جا سکتا ہے۔ پلس ٹو فیز ٹائٹینیم الائے اور میٹاسٹیبل ٹائٹینیم الائے کے مقابلے میں، کم پیداواری طاقت σs اور قریبی ٹائٹینیم مرکبات کی زیادہ KIc کی وجہ سے، مطلوبہ نمونے کی موٹائی زیادہ ہوتی ہے، جو نہ صرف بہت زیادہ مواد استعمال کرتی ہے، بلکہ اسے استعمال کرنے کے لیے بھی بڑی مقدار میں استعمال ہوتا ہے۔ جانچ کا سامان. لہذا، مواد کی J-انٹیگرل کریٹیکل ویلیو کی پیمائش کرنا، یا کریک ٹپ اوپننگ ڈسپلیسمنٹ کریٹیکل ویلیو کی پیمائش کرنا اور پھر KIc میں تبدیل کرنا زیادہ عام ہے۔ پیمائش کے ذریعہ حاصل کردہ مواد کی جانچ کی مدت طویل ہے اور قیمت زیادہ ہے۔ انجینئرنگ ایپلی کیشنز میں مواد کی فریکچر سختی کا فوری جائزہ لینے کے لیے، عام طور پر Charpy امپیکٹ فریکچر ٹفنس اک کا استعمال کیا جاتا ہے، یا Charpy جذب شدہ توانائی کو تجرباتی فارمولے کے مطابق KIc میں تبدیل کیا جاتا ہے تاکہ مواد کا تیزی سے جائزہ لیا جا سکے۔ فریکچر کی سختی [15,16]۔
ریاستہائے متحدہ یہ طریقہ استعمال کرتا ہے کئی ٹائٹینیم مرکب مواد کا جائزہ لینے کے لیے ہل کے مواد کی موافقت کی جانچ کرنے کے لیے، اور اسٹیل کے مواد کے نقصان کی درجہ بندی کے طریقہ کار کے حوالے سے ہل کے لیے ٹائٹینیم کے نقصان کی خصوصیات کی وضاحت کرتا ہے۔ کریک کریٹیکل ڈائمینشن (ac)، فریکچر سختی (Xc) اور کریک باڈی کے فریکچر اسٹریس (σf) کے درمیان تعلق قائم کیا گیا ہے۔ ہوائی جہاز کے تناؤ کے حالات میں، اگر شگاف کی سطح اطلاق شدہ تناؤ کے لیے کھڑی ہے، تو Xc کے بجائے کھلے جہاز کے تناؤ کے فریکچر سختی KIc کو استعمال کیا جا سکتا ہے، تاکہ سختی کی قدر کو ڈیزائن میں مقداری حساب کتاب کے لیے استعمال کیا جا سکے۔ میرے ملک نے بھی 1960 کی دہائی میں اسی طرح کی تحقیق کی تھی، لیکن اسے معطل کر دیا گیا تھا کیونکہ شیل کے لیے ٹائٹینیم مواد استعمال نہیں کیا گیا تھا۔
جدید جہاز کے ڈیزائن کے تجربے سے پتہ چلتا ہے کہ جب ساختی مواد کی مضبوطی ضروریات کو پورا کرتی ہے، سختی جتنی زیادہ ہوگی، اتنا ہی بہتر ہوگا۔ ٹائٹینیم مرکب کی کشیدگی کی سنکنرن حساسیت سمندری پانی کے حالات میں بڑھ جائے گی، اور اثر اور فریکچر کی سختی واضح اختلافات کو ظاہر کرتی ہے. ① ایک ہی طاقت کے گریڈ، مختلف ساخت اور مائیکرو اسٹرکچر والے ٹائٹینیم الائے کے لیے، سنکنرن تھکاوٹ کے شگاف کی ترقی کی شرح 1 گنا سے زیادہ مختلف ہوتی ہے، اور تناؤ کے سنکنرن فریکچر کی سختی KISCC 50 فیصد سے زیادہ مختلف ہوتی ہے۔ 3 بار. ② ایک ہی طاقت کی سطح اور مختلف درجات کے ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کی فریکچر کی سختی اور اثر کی سختی میں 1.5 سے 2 گنا فرق ہوتا ہے، اور درمیانی اور تیز رفتار اخترتی کی شرح کے تحت اخترتی اور فریکچر کی خصوصیات کم اخترتی کی شرحوں سے نمایاں طور پر مختلف ہوتی ہیں۔ انتہائی کام کرنے والے حالات میں سامان کی کارکردگی کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔ تباہی کا موڈ
گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ساختی مواد کے مواد کے انتخاب کے ڈیزائن کے لیے، قریبی ٹائٹینیم الائے کی طاقت گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ڈھانچے کے ہلکے وزن کے ڈیزائن کو پورا کرنے کے لیے کلیدی عنصر ہے، اور فریکچر کی سختی کو یقینی بنانے کے لیے کلیدی عنصر ہے۔ گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ڈھانچے کی حفاظت اور وشوسنییتا[13,17]۔ بدقسمتی سے، ٹائٹینیم مرکب کی طاقت اور فریکچر سختی عام طور پر "تجارتی تعلقات" کی نمائش کرتی ہے۔ اس لیے، ٹائٹینیم الائے کے قریب کے فریکچر سختی کا فوری اور درست اندازہ کیسے لگایا جائے، اور کھوٹ کی مضبوطی کو یقینی بناتے ہوئے فریکچر کی سختی کو زیادہ سے زیادہ کیسے بہتر بنایا جائے، مستقبل میں تحقیق کی ایک اہم سمت بن گیا ہے۔
4. مواد کے بنیادی مسائل
(1) طویل مدتی خدمت کے ماحول کے تحت ٹائٹینیم کھوٹ کا مائیکرو اسٹرکچر ارتقاء اور کارکردگی کی کشندگی کا قانون
کشیدگی کے میدان اور سنکنرن کے میدان کی طویل مدتی کارروائی کے تحت، ٹائٹینیم مرکب میکرو پیمانے پر تیز رفتار نقصان اور فریکچر کے رجحان کو ظاہر کرتے ہیں. اس رجحان پر تحقیق: ① میسوسکوپک پیمانے پر، گہرے سمندر کے ماحول کی طویل مدتی کارروائی کے تحت ٹائٹینیم الائے پیسیویشن فلم کے متحرک تحلیل اور شفا بخش قانون کو ابھی بھی تلاش کیا جا رہا ہے۔ ② خوردبینی پیمانے پر، ٹائٹینیم الائے کا مائیکرو اسٹرکچر طویل مدتی زیادہ تناؤ کے بوجھ کے تحت ارتقاء کا طریقہ کار اور تیز شگاف کی نشوونما پر اس کا اثر ابھی تک واضح نہیں ہے۔ ③ میکرو اسکیل پر، مین ڈھانچے کے لیے استعمال ہونے والے ٹائٹینیم الائیز کے لوڈ ٹائم ڈیمج قانون پر کافی ڈیٹا جمع کرنے کی کمی ہے۔ لہٰذا، ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کے نقصان کے خلاف مزاحمت اور گہرے سمندر کے آلات کے بنیادی ڈھانچے کی حفاظت کو بہتر بنانے کے لیے مائیکرو اسٹرکچر کے ارتقاء، کارکردگی کی کشیدگی اور ٹائٹینیم مرکبات کے مائکروسکوپک میکانزم کا مطالعہ اور تجزیہ کرنا بہت اہمیت کا حامل ہے۔
(2) متحرک رسپانس اور کریک انیشیشن اور ٹائٹینیم الائے کے پھیلاؤ کا طریقہ کار اثر کے حالات میں
گہرے سمندر کے سامان کو حادثاتی مظاہر کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے سروس کے دوران اثر اور ٹکراؤ۔ مواد کی کارکردگی اور ساختی حفاظت کو بہتر بنانے کے لیے مختلف تناؤ کی شرحوں کے تحت ٹائٹینیم الائے کی اخترتی نقصان اور متحرک فریکچر کی خصوصیات کا مطالعہ کرنا بہت اہمیت کا حامل ہے۔ لوڈنگ کی مختلف شرحوں کے تحت، ٹائٹینیم الائیز کے مائکروسکوپک ڈیفارمیشن میکانزم اور کریک انیشیشن اور پروپیگیشن کے طریقے کافی مختلف ہیں، جس کے نتیجے میں میکروسکوپک مکینیکل خواص میں واضح فرق اور ٹائٹینیم مرکبات کی نقصان کی خصوصیات ہیں، جس کے نتیجے میں ساخت کے فریکچر موڈ کو نمایاں طور پر متاثر ہوتا ہے۔ فی الحال، درمیانے اور تیز رفتار متحرک بوجھ کے حالات میں ٹائٹینیم مرکبات کے متحرک ردعمل اور ناکامی کے طریقہ کار پر مطالعہ کیا جا رہا ہے، بشمول مائیکرو اسٹرکچرل نقصان، کریک انیشیشن اور پروپیگیشن، اور متحرک فریکچر سختی،۔ طرز عمل
(3) رینگنے والے مسائل جو ٹائٹینیم مرکب کے استعمال میں گہرے سمندر میں دباؤ سے مزاحم ڈھانچے میں موجود ہو سکتے ہیں۔
ساختی اسٹیل کے مقابلے میں، ٹائٹینیم اللویس گہرے سمندر کے دباؤ کے ڈھانچے کے اطلاق کے عمل میں واضح کمپریشن کریپ اثرات رکھتے ہیں، جو ٹائٹینیم الائے پریشر ڈھانچے کی سروس کی وشوسنییتا کو کم کر دیتا ہے [18,19]۔ رینگنا اثر
اسے بنیادی طور پر دو پہلوؤں سے منسوب کیا جانا چاہئے: ① ٹائٹینیم الائے کا لچکدار ماڈیولس کم ہے، جو اسٹیل کے تقریباً نصف ہے، تاکہ اسی طاقت کے بوجھ کے تحت، ٹائٹینیم الائے کا لچکدار تناؤ سٹیل سے تقریباً دوگنا ہے۔ ②ٹائٹینیم الائے مائیکرو اسٹرکچر درمیانی مرحلہ ایک قریبی پیکڈ ہیکساگونل ڈھانچہ ہے، جس میں واضح اینسوٹروپی اور باؤشینجر اثر ہوتا ہے۔ فی الحال، ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کے کریپ رویے پر تحقیق بنیادی طور پر ایرو اسپیس گاڑیوں کے اطلاق کے پس منظر میں اعلی درجہ حرارت کے ٹینسائل کریپ رویے پر مرکوز ہے، اور گہرے سمندر میں دباؤ کے خلاف مزاحم ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کے کمپریشن کریپ رویے پر کچھ مطالعات موجود ہیں۔ ڈھانچے سمندری پانی کے corrosive میڈیا میں ٹائٹینیم مرکبات کے کمپریشن کریپ رویے پر تحقیق کا انعقاد چین میں کیا جا رہا ہے تاکہ جلد از جلد گہرے سمندر کے دباؤ کے ڈھانچے میں ٹائٹینیم مرکبات کے کمپریشن کریپ نقصان کے طریقہ کار کو ظاہر کیا جا سکے۔
5. میٹریلز انجینئرنگ کی کلیدی ٹیکنالوجیز
(1) بڑے پیمانے پر پلیٹ اور معاون مواد ٹیکنالوجی
گہرے سمندر کے سامان کا دباؤ سے بچنے والا ڈھانچہ بنیادی طور پر درمیانی موٹی ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کی تشکیل اور ویلڈنگ سے بنتا ہے، اور بڑے پیمانے پر ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کی تیاری اور ویلڈنگ وائر میٹریل کو سپورٹ کرنے کے لیے تکنیکی تقاضے نسبتاً زیادہ ہیں۔ چونکہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے سلیبس میں تنگ تھرمل پروسیسنگ ٹمپریچر رینج، تیز درجہ حرارت میں کمی، ہائی ٹمپریچر ہائیڈروجن اور آکسیجن جذب، درجہ حرارت کے ساتھ بڑی اخترتی مزاحمت، اور آسان کریکنگ کی خصوصیات ہوتی ہیں، رولنگ ٹمپریچر کنٹرول کی ضروریات بہت سخت ہیں، جس کے نتیجے میں ٹائٹینیم میں اضافہ ہوتا ہے۔ اور ٹائٹینیم مرکب. درمیانے اور بھاری پلیٹوں کو گرم رولنگ پروڈکشن لائنوں کے قیام، مستحکم رولنگ کے عمل، اور مصنوعات کی جہتی درستگی کی بہتری میں کچھ مشکلات درپیش ہیں۔
اس وقت، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب درمیانی اور موٹی پلیٹیں بنیادی طور پر سٹیل پروسیسنگ کے سامان کی طرف سے تیار کی جاتی ہیں. یہ رولنگ مل پروڈکشن لائنیں سٹیل میٹریل کی خصوصیات، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے میٹریل کی تیاری کے لیے ٹارگٹڈ ڈیزائن کی کمی کی بنیاد پر ڈیزائن کی گئی ہیں، اور ان کو ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم میں اچھی طرح سے ڈھالا نہیں جا سکتا۔ کھوٹ کی حرارتی خصوصیات اور پروسیسنگ کی خصوصیات تیار شدہ مصنوعات کے معیار کو زیادہ تسلی بخش نہیں بناتی ہیں [20]۔ متعلقہ یونٹوں کو بڑے پیمانے پر ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کی کارکردگی کی یکسانیت، استحکام اور بیچ کی مستقل مزاجی کے تکنیکی مسائل پر تکنیکی تحقیق کرنے کی ضرورت ہے، مائیکرو اسٹرکچر اور کارکردگی کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے بڑے پیمانے پر ٹائٹینیم الائے پلیٹ کی تشکیل اور اصلاح کے طریقوں کا مطالعہ کرنا، اور فروغ دینا۔ گہرے سمندر میں انجینئرنگ کے میدان کی ضروریات کو پورا کرنے اور اس کی ترقی کی حمایت کرنے کے لئے بڑے پیمانے پر ٹائٹینیم مرکب پلیٹوں کی مجموعی کارکردگی کو اپ گریڈ کرنا [21]۔
(2) مواد کا انتخاب اور درخواست کی تشخیص
انجینئرنگ ڈیزائن اور تعمیر کے لیے ایک سائنسی مواد کی تشخیص کے نظام کے قیام کی ضرورت ہوتی ہے، اور مواد کی تیاری، تعمیر اور استعمال سے متعلق مواد کے جسمانی اور کیمیائی اشارے اور کارکردگی کو مقدار اور تشخیص کے قابل ہونا چاہیے۔ اس علاقے میں بنیاد نسبتاً کمزور ہے، جو گہرے سمندر کے آلات میں ٹائٹینیم الائے مواد کے استعمال کو محدود کرنے والے اہم عوامل میں سے ایک بن گئی ہے۔
دباؤ برداشت کرنے کی ضروریات کو مدنظر رکھتے ہوئے، گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ڈھانچے کے مواد کے انتخاب کا ڈیزائن زیادہ طاقت والے ٹائٹینیم الائے مواد کا ہوتا ہے۔ اور انسانی کروی شیل کے ڈھانچے کی حفاظت کو مدنظر رکھتے ہوئے، ٹائٹینیم الائے مواد کو کافی طاقت اور مناسب فریکچر سختی دونوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ بہت سے جہاز کے ٹوٹنے کا تعلق تعمیراتی مواد کے ناکافی فریکچر سختی کے ذخائر سے ہے۔ مثال کے طور پر، "ٹائٹینک" کا جہاز تباہ ہونے کی وجہ استعمال ہونے والے اسٹیل کے کم درجہ حرارت کے اثر کے فریکچر کی سختی تھی۔ چونکہ سمندری پانی میں گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ڈھانچہ ایک طویل عرصے سے استعمال ہوتا رہا ہے، اس لیے سمندری پانی کے درمیانے درجے کے مواد کے تناؤ کے سنکنرن اہم طاقت کے عنصر کو بھی مدنظر رکھنا ضروری ہے۔ تعمیراتی ٹکنالوجی کے نقطہ نظر سے، ٹائٹینیم مرکب مواد میں اچھی سٹیمپنگ کارکردگی اور ویلڈیبلٹی ہونی چاہئے۔
مجموعی طور پر، مواد کی تیاری اور عمل کی تحقیق کے مرحلے میں، دباؤ کے خلاف مزاحمت کرنے والے ڈھانچے میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم مرکب مواد کے لیے ایک مکمل تشخیصی نظام قائم کرنا ضروری ہے، تاکہ اس عمل میں مواد کی کارکردگی کے بنیادی اشاریوں اور اطلاق کی کارکردگی کی جانچ کے طریقوں کو واضح کیا جا سکے۔ مواد کی تیاری اور تعمیر، اور اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ٹائٹینیم مرکبات تعمیراتی عمل کے دوران مواد کا معیار استحکام طویل مدتی استعمال کے حالات اور انتہائی حالات میں سامان کی قابل اعتمادی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔
(3) اعلی کارکردگی اور اعلی معیار کی تعمیراتی ٹیکنالوجی
گہرے سمندر کے دباؤ سے مزاحم ڈھانچہ بنیادی طور پر ایک انگوٹھی کی پسلیوں والا بیلناکار شیل اور ایک کروی سر کا ڈھانچہ ہے، جس میں بڑے ساختی سائز اور اعلی جہتی درستگی کے تقاضوں کی نمایاں خصوصیات ہیں، لیکن موجودہ ٹائٹینیم الائے ٹیکنالوجی ضروریات کو پوری طرح پورا نہیں کر سکتی۔ بڑے پیمانے پر ہل کے ڈھانچے کی ویلڈنگ کے کام کا بوجھ شپ یارڈز کے کل اسمبلی ورک بوجھ کا نصف سے زیادہ ہے، جو ٹائٹینیم الائے کی موثر تعمیراتی ٹیکنالوجی کو توڑنے کی ضرورت کو مکمل طور پر ظاہر کرتا ہے۔
بڑی اور موٹی ٹائٹینیم الائے پلیٹوں کی ویلڈنگ کے طریقوں کو الیکٹران بیم ویلڈنگ اور تنگ گیپ فلر وائر ویلڈنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ الیکٹران بیم ویلڈنگ میں اعلی درجے کی آٹومیشن، تیز رفتار ویلڈنگ کی رفتار، مختصر تعمیراتی مدت، مستحکم عمل اور اعلی کارکردگی کی خصوصیات ہیں۔ تاہم، ٹائٹینیم الائے مواد کے ویلڈ فیوژن زون کی کولنگ کی رفتار تیز ہے، اور ویلڈ سیون کی سختی قدرے کم ہے۔ سازوسامان کے حالات سے محدود، پیچیدہ شکل کے اجزاء کی بڑی اور ویلڈنگ کا حصول آسان نہیں ہے۔ تنگ گیپ فلر تار کا ویلڈنگ سائیکل لمبا ہے، ویلڈنگ کے تکنیکی ماہرین کی جامع معیار کی ضروریات نسبتاً زیادہ ہیں، اور اس عمل کو متاثر کرنے والے بہت سے عوامل ہیں۔ موجودہ انجینئرنگ ٹکنالوجی میں کم کارکردگی اور ناقص تعمیراتی موافقت ہے [22]۔ زیادہ موثر، زیادہ مستحکم، انتہائی قابل موافق اور ذہین ٹائٹینیم الائے میٹریل ویلڈنگ ٹیکنالوجی تیار کرنا ضروری ہے۔
سمندری ماحول میں ٹائٹینیم مرکب سازوسامان کے لیے دیگر معاون ٹیکنالوجیز کو بھی جلد از جلد تحقیق کرنے کی ضرورت ہے۔ مواد کے مختلف درجات کی وجہ سے، ہول کے مختلف حصوں، آلات اور پائپ لائنوں کے درمیان رابطے میں لامحالہ مختلف دھاتوں کے الیکٹرو کیمیکل سنکنرن کا مسئلہ ہوتا ہے۔ موثر برقی موصلیت یا معاوضے کے اقدامات کرنا ایک تکنیکی مسئلہ ہے جس پر انجینئرنگ ایپلی کیشنز میں غور کیا جانا چاہیے۔ ٹائٹینیم کھوٹ کے مواد میں اچھی بایو مطابقت ہے۔ سمندری ماحول میں سمندری جانداروں کے چپکنے اور بڑھنے سے پائپ لائن میں رکاوٹ، وزن میں اضافہ اور دیگر منفی اثرات مرتب ہوں گے۔ طویل مدتی اینٹی فاؤلنگ کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے عملی ذرائع کا ہونا ضروری ہے۔
