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                        鈦與船舶艦艇

                        船舶是民用的,艦艇是軍用的,在戰時船舶也常常被征用,運輸軍需物資。舶是大船,又特指航行于海上的船;艇指比較輕便的舟,如汽艇與救生艇,也指小型軍用船只與潛行于水下的軍用船只;艦是大型戰船,排水量一般大于500t。鈦及鈦合金有優異的抗海水與海洋氣氛腐蝕的性能,是制造船舶艦艇零部件與海洋設施結構件最合適的材料:螺旋槳推進器、潛艇鞭式天線與殼體、海水管道、冷凝器和熱交換器、聲學系統、消防設備等,都是鈦及鈦合金的天下。應用的合金主要有:工業純鈦、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4VELI、Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo、Ti-3Al-2.5V等,此外,Ti-Ni形狀記憶合金在潛艇中也獲得應用,用于制造焊接管接頭。

                        揭秘鈦合金在艦船上的應用

                        鈦合金潛水艇

                        蘇聯在用鈦合金制造潛水艇與核潛艇領域居世界領先水平,也是首個用鈦合金制造深海耐壓鈦合金殼體的國家,最多年份里鈦合金厚板厚壁管材用量近1萬t,占鈦合金當年產量的1/3-1/2。鈦合金具備制造殼體的各種性能:高的強度性能、優秀的抗疲勞性能、無磁性、能抗住深水炸彈爆炸沖擊波,鈦合金有良好的導熱性,是制造潛水艇熱交換器的良好材料。蘇聯于1991年解體后,俄羅斯繼續引領著鈦工業向前發展。鈦合金板帶材在圣彼得堡(蘇聯時期稱列寧格勒)軋制,而鑄錠在上薩爾達冶金聯合公司鑄造。

                        蘇聯從20世紀60年代開始研究鈦合金在艦艇中應用,1968年12月第一艘K162號全鈦核潛艇下水,1970年建造了首艘ALFA級核潛艇,據稱到1988年已建造6艘,每艘鈦材用量約3kt,它的一些技術參數見表1。

                        20世紀80年代,蘇聯又制造了6艘“臺風”級彈道導彈核潛艇,首艘1980年建造,1984年服役,每艘鈦材用量9kt,水下排水量33.8kt,水下航速約27kn,這是世界上最大的潛艇,雙殼體結構,非耐壓殼體由高強低磁鋼制造,耐壓殼體則是用鈦合金打造的。美國1980年服役的“俄亥俄”級核導彈潛艇是全鈦的,水下航速20kn。

                        原子動力船

                        蘇聯時期的原子動力(核電)船早先的蒸汽機、熱交換器、冷凝器等是用不銹鋼制的,經常出毛病,常見滲漏與被腐蝕、事故不斷,后來改用鈦合金制造。這些毛病通通沒有了,發動機使用期限延長了二三十倍。蘇聯鈦合金原子能破冰船的使用情況見表2。

                        日本的鈦合金漁船

                        1973年,日本鋼鐵公司、東邦鈦業公司和江藤造船公司聯合打造的首條全鈦漁船長12.5m、寬2.8m,總質量4.6t,船殼采用2.5mm厚的鈦合金板焊接。全鈦漁船質量輕、抗腐蝕、不需要表面處理、附著海洋生物易清理,維護工作量少。至今日本的鈦合金漁船已有20多艘。

                        鈦合金潛水艇

                        艦船用的其他主要鈦合金裝備

                        聲納導流罩。早期艦船用的聲納導流罩多用玻璃鋼與不銹鋼制造,鈦合金面世后,逐漸改用鈦合金制造,多年的使用情況證明,鈦合金的綜合性能優于其它兩種材料的。

                        螺旋槳。螺旋槳是船舶艦艇一個非常重要的裝備,工作條件與環境極為嚴峻,制造材料必須具備:強度性能高、在海水中抗疲勞性能強、耐沖刷、抗空泡腐蝕、成形性良好,對高速艇用的材料有更高的要求。實踐證明,鈦合金在當今的螺旋槳材料中具有最佳的綜合性能,自鈦合金大體成熟以后,各國都先后規模不等地采用鈦合金制造螺旋槳。中國從上世紀70年代初開始,用鈦合金制造螺旋槳,1972年就制出水翼快艇螺旋槳,據不完全的統計,至2020年已生產近萬只直徑450mm-1200mm螺旋槳。直徑1200mm固定鈦合金螺旋槳質量約130kg。長期使用證明,鈦合金螺旋槳的使用期限比銅合金的長5倍以上。

                        泵、閥及管道。船舶艦艇的泵、閥、管道系統等的工作條件極為惡劣,銅、不銹鋼管路的使用壽命只有2年-5年,使用鈦及鈦合金管路后壽命成倍延長。按蘇聯及俄羅斯的有關規定,管路壽命應達到三個年限:首先,應達到第一次進船塢維修期限即八九年;其次,服役期限應不短于15年;總壽命(可靠運行期限)應不短于25年-30年。


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