钛与船舶舰艇

2021年09月17日 9:10 10949次浏览 来源:   分类: 钛资讯   作者:

导读: 船舶是民用的,舰艇是军用的,在战时船舶也常常被征用,运输军需物资。舶是大船,又特指航行于海上的船;艇指比较轻便的舟,如汽艇与救生艇,也指小型军用船只与潜行于水下的军用船只;舰是大型战船,排水量一般大于500t。钛及钛合金有优异的抗海水与海洋气氛腐蚀的性能,是制造船舶舰艇零部件与海洋设施结构件最合适的材料:螺旋桨推进器、潜艇鞭式天线与壳体、海水管道、冷凝器和热交换器、声学系统、消防设备等,都是钛及钛合金的天下。应用的合金主要有:工业纯钛、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4VELI、Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo、Ti-3Al-2.5V等,此外,Ti-Ni形状记忆合金在潜艇中也获得应用,用于制造焊接管接头。

船舶是民用的,舰艇是军用的,在战时船舶也常常被征用,运输军需物资。舶是大船,又特指航行于海上的船;艇指比较轻便的舟,如汽艇与救生艇,也指小型军用船只与潜行于水下的军用船只;舰是大型战船,排水量一般大于500t。钛及钛合金有优异的抗海水与海洋气氛腐蚀的性能,是制造船舶舰艇零部件与海洋设施结构件最合适的材料:螺旋桨推进器、潜艇鞭式天线与壳体、海水管道、冷凝器和热交换器、声学系统、消防设备等,都是钛及钛合金的天下。应用的合金主要有:工业纯钛、Ti-6Al-4VTi-6Al-4VELITi-6Al-2Nb-1Ta-0.8MoTi-3Al-2.5V等,此外,Ti-Ni形状记忆合金在潜艇中也获得应用,用于制造焊接管接头。

钛合金潜水艇

苏联在用钛合金制造潜水艇与核潜艇领域居世界领先水平,也是首个用钛合金制造深海耐压钛合金壳体的国家,最多年份里钛合金厚板厚壁管材用量近1t,占钛合金当年产量的1/3-1/2。钛合金具备制造壳体的各种性能:高的强度性能、优秀的抗疲劳性能、无磁性、能抗住深水炸弹爆炸冲击波,钛合金有良好的导热性,是制造潜水艇热交换器的良好材料。苏联于1991年解体后,俄罗斯继续引领着钛工业向前发展。钛合金板带材在圣彼得堡(苏联时期称列宁格勒)轧制,而铸锭在上萨尔达冶金联合公司铸造。

苏联从20世纪60年代开始研究钛合金在舰艇中应用,196812月第一艘K162号全钛核潜艇下水,1970年建造了首艘ALFA级核潜艇,据称到1988年已建造6艘,每艘钛材用量约3kt,它的一些技术参数见表1

20世纪80年代,苏联又制造了6艘“台风”级弹道导弹核潜艇,首艘1980年建造,1984年服役,每艘钛材用量9kt,水下排水量33.8kt,水下航速约27kn,这是世界上最大的潜艇,双壳体结构,非耐压壳体由高强低磁钢制造,耐压壳体则是用钛合金打造的。美国1980年服役的“俄亥俄”级核导弹潜艇是全钛的,水下航速20kn

原子动力船

苏联时期的原子动力(核电)船早先的蒸汽机、热交换器、冷凝器等是用不锈钢制的,经常出毛病,常见渗漏与被腐蚀、事故不断,后来改用钛合金制造。这些毛病通通没有了,发动机使用期限延长了二三十倍。苏联钛合金原子能破冰船的使用情况见表2

日本的钛合金渔船

1973年,日本钢铁公司、东邦钛业公司和江藤造船公司联合打造的首条全钛渔船长12.5m、宽2.8m,总质量4.6t,船壳采用2.5mm厚的钛合金板焊接。全钛渔船质量轻、抗腐蚀、不需要表面处理、附着海洋生物易清理,维护工作量少。至今日本的钛合金渔船已有20多艘。

舰船用的其他主要钛合金装备

声纳导流罩。早期舰船用的声纳导流罩多用玻璃钢与不锈钢制造,钛合金面世后,逐渐改用钛合金制造,多年的使用情况证明,钛合金的综合性能优于其它两种材料的。

螺旋桨。螺旋桨是船舶舰艇一个非常重要的装备,工作条件与环境极为严峻,制造材料必须具备:强度性能高、在海水中抗疲劳性能强、耐冲刷、抗空泡腐蚀、成形性良好,对高速艇用的材料有更高的要求。实践证明,钛合金在当今的螺旋桨材料中具有最佳的综合性能,自钛合金大体成熟以后,各国都先后规模不等地采用钛合金制造螺旋桨。中国从上世纪70年代初开始,用钛合金制造螺旋桨,1972年就制出水翼快艇螺旋桨,据不完全的统计,至2020年已生产近万只直径450mm-1200mm螺旋桨。直径1200mm固定钛合金螺旋桨质量约130kg。长期使用证明,钛合金螺旋桨的使用期限比铜合金的长5倍以上。

泵、阀及管道。船舶舰艇的泵、阀、管道系统等的工作条件极为恶劣,铜、不锈钢管路的使用寿命只有2-5年,使用钛及钛合金管路后寿命成倍延长。按苏联及俄罗斯的有关规定,管路寿命应达到三个年限:首先,应达到第一次进船坞维修期限即八九年;其次,服役期限应不短于15年;总寿命(可靠运行期限)应不短于25-30年。

中国宝钛集团有限公司、西安庄信新材料科技有限公司、宝鸡鑫诺新金属材料有限公司、宝鸡拓普达钛业有限公司等为中国海洋工业与海洋设施的发展提供了一批又一批的钛合金材料,作出了突出贡献。

 

责任编辑:杨一鸣

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