鈦與船舶艦艇 |
[ 來(lái)源:中國(guó)有色金屬報(bào) | 作者:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2021-09-24 | 瀏覽:23866次 ] |
船舶是民用的,艦艇是軍用的,在戰(zhàn)時(shí)船舶也常常被征用,運(yùn)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(zhàn)船,排水量一般大于500t。鈦及鈦合金有優(yōu)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(shè)施結(jié)構(gòu)件最合適的材料:螺旋槳推進(jìn)器、潛艇鞭式天線與殼體、海水管道、冷凝器和熱交換器、聲學(xué)系統(tǒng)、消防設(shè)備等,都是鈦及鈦合金的天下。應(yīng)用的合金主要有:工業(yè)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(yīng)用,用于制造焊接管接頭。
鈦合金潛水艇 蘇聯(lián)在用鈦合金制造潛水艇與核潛艇領(lǐng)域居世界領(lǐng)先水平,也是首個(gè)用鈦合金制造深海耐壓鈦合金殼體的國(guó)家,最多年份里鈦合金厚板厚壁管材用量近1萬(wàn)t,占鈦合金當(dāng)年產(chǎn)量的1/3-1/2。鈦合金具備制造殼體的各種性能:高的強(qiáng)度性能、優(yōu)秀的抗疲勞性能、無(wú)磁性、能抗住深水炸彈爆炸沖擊波,鈦合金有良好的導(dǎo)熱性,是制造潛水艇熱交換器的良好材料。蘇聯(lián)于1991年解體后,俄羅斯繼續(xù)引領(lǐng)著鈦工業(yè)向前發(fā)展。鈦合金板帶材在圣彼得堡(蘇聯(lián)時(shí)期稱列寧格勒)軋制,而鑄錠在上薩爾達(dá)冶金聯(lián)合公司鑄造。 蘇聯(lián)從20世紀(jì)60年代開始研究鈦合金在艦艇中應(yīng)用,1968年12月第一艘K162號(hào)全鈦核潛艇下水,1970年建造了首艘ALFA級(jí)核潛艇,據(jù)稱到1988年已建造6艘,每艘鈦材用量約3kt,它的一些技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。 20世紀(jì)80年代,蘇聯(lián)又制造了6艘“臺(tái)風(fēng)”級(jí)彈道導(dǎo)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(jié)構(gòu),非耐壓殼體由高強(qiáng)低磁鋼制造,耐壓殼體則是用鈦合金打造的。美國(guó)1980年服役的“俄亥俄”級(jí)核導(dǎo)彈潛艇是全鈦的,水下航速20kn。 原子動(dòng)力船 蘇聯(lián)時(shí)期的原子動(dòng)力(核電)船早先的蒸汽機(jī)、熱交換器、冷凝器等是用不銹鋼制的,經(jīng)常出毛病,常見(jiàn)滲漏與被腐蝕、事故不斷,后來(lái)改用鈦合金制造。這些毛病通通沒(méi)有了,發(fā)動(dòng)機(jī)使用期限延長(zhǎng)了二三十倍。蘇聯(lián)鈦合金原子能破冰船的使用情況見(jiàn)表2。 日本的鈦合金漁船 1973年,日本鋼鐵公司、東邦鈦業(yè)公司和江藤造船公司聯(lián)合打造的首條全鈦漁船長(zhǎng)12.5m、寬2.8m,總質(zhì)量4.6t,船殼采用2.5mm厚的鈦合金板焊接。全鈦漁船質(zhì)量輕、抗腐蝕、不需要表面處理、附著海洋生物易清理,維護(hù)工作量少。至今日本的鈦合金漁船已有20多艘。
艦船用的其他主要鈦合金裝備 聲納導(dǎo)流罩。早期艦船用的聲納導(dǎo)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(yōu)于其它兩種材料的。 螺旋槳。螺旋槳是船舶艦艇一個(gè)非常重要的裝備,工作條件與環(huán)境極為嚴(yán)峻,制造材料必須具備:強(qiáng)度性能高、在海水中抗疲勞性能強(qiáng)、耐沖刷、抗空泡腐蝕、成形性良好,對(duì)高速艇用的材料有更高的要求。實(shí)踐證明,鈦合金在當(dāng)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(guó)都先后規(guī)模不等地采用鈦合金制造螺旋槳。中國(guó)從上世紀(jì)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(jù)不完全的統(tǒng)計(jì),至2020年已生產(chǎn)近萬(wàn)只直徑450mm-1200mm螺旋槳。直徑1200mm固定鈦合金螺旋槳質(zhì)量約130kg。長(zhǎng)期使用證明,鈦合金螺旋槳的使用期限比銅合金的長(zhǎng)5倍以上。 泵、閥及管道。船舶艦艇的泵、閥、管道系統(tǒng)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(zhǎng)。按蘇聯(lián)及俄羅斯的有關(guān)規(guī)定,管路壽命應(yīng)達(dá)到三個(gè)年限:首先,應(yīng)達(dá)到第一次進(jìn)船塢維修期限即八九年;其次,服役期限應(yīng)不短于15年;總壽命(可靠運(yùn)行期限)應(yīng)不短于25年-30年。
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