船舶是(shì)民用(yòng)的,艦艇是軍用的,在戰時船舶(bó)也常常被征用,運輸軍需物資。舶是大船,又特指(zhǐ)航行於海上的船;艇指比較輕便的舟(zhōu),如汽艇與救生艇,也指小型軍用船隻與潛行於水下的軍用(yòng)船隻(zhī);艦是大型戰船,排水量一般大於500t。鈦及鈦(tài)合金(jīn)有優異的抗海水與海洋氣氛腐蝕的性能,是製造船舶(bó)艦艇零部件與海(hǎi)洋設施(shī)結構件最合適的材料:螺旋(xuán)槳推進(jìn)器、潛艇鞭式天線與(yǔ)殼體、海水管道、冷凝器和熱(rè)交換(huàn)器、聲學係統、消防設(shè)備等,都是鈦及鈦合金(jīn)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(xíng)狀記憶合金(jīn)在潛艇中也獲得應用,用於製造焊接管接頭。
鈦合(hé)金潛水艇
蘇聯在用鈦(tài)合金製造潛水艇與核潛艇領域居世界領先水平,也是首個用鈦合金製造深海耐壓鈦合金殼體的國(guó)家,最多年份裏(lǐ)鈦合金厚(hòu)板厚壁管材用量近1萬t,占鈦合金當年產量的(de)1/3-1/2。鈦合金(jīn)具備製造殼體的各種性能:高的強度性能、優秀的(de)抗疲勞性能、無磁性、能抗住深水炸彈爆炸衝擊波,鈦合金有良好的導熱性,是製造潛水艇熱交換器的良好材料。蘇(sū)聯於1991年解體後,俄羅斯(sī)繼(jì)續引(yǐn)領著鈦工業向前發展。鈦合金板帶材在聖彼得堡(蘇聯(lián)時期稱列(liè)寧格勒)軋製,而鑄錠(dìng)在上薩爾達冶金聯合公司鑄(zhù)造。
蘇聯從20世紀60年代開始研(yán)究鈦合金在(zài)艦艇(tǐng)中應用,1968年(nián)12月第(dì)一艘K162號全鈦核潛艇下水,1970年建造(zào)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(de)一些技術參數見(jiàn)表1。
20世紀80年代,蘇聯(lián)又製造了6艘(sōu)“台風”級彈道導彈核潛艇,首(shǒu)艘1980年建造,1984年服役,每(měi)艘鈦材用量(liàng)9kt,水下排(pái)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製造,耐壓殼體則是(shì)用鈦(tài)合(hé)金打造(zào)的。美國1980年服役的(de)“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(dòng)力(核電)船早先的蒸汽機、熱交換器、冷凝器等是用不鏽鋼製的,經常出毛病,常見滲漏(lòu)與被腐蝕、事故不斷(duàn),後來改用鈦合金製造(zào)。這些毛病通通沒有了,發動機使用期限(xiàn)延(yán)長了二三十倍。蘇(sū)聯(lián)鈦合金(jīn)原子能破冰船的使用情況見表2。
日本(běn)的鈦合金漁船
1973年,日本鋼鐵公司、東邦鈦(tài)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(quán)鈦漁船質量(liàng)輕、抗腐蝕、不需要表(biǎo)麵處理、附著海洋(yáng)生物易清理,維護工作量(liàng)少。至今日本的鈦合金漁船已有20多艘。
艦船用的其(qí)他主要鈦合(hé)金裝備
聲納導流罩。早(zǎo)期艦船用的聲納導流罩多用玻璃鋼與不鏽鋼製造,鈦合(hé)金麵世後(hòu),逐(zhú)漸改用鈦合金製造,多年的(de)使(shǐ)用情(qíng)況證明,鈦合金(jīn)的綜合性能優於其它(tā)兩種材料的。
螺(luó)旋槳。螺旋槳是船舶艦艇一個非常重要的裝備,工作(zuò)條件與環境極為嚴峻,製造材料必須具備:強度性能(néng)高、在海(hǎi)水中抗疲勞性能強、耐衝刷、抗空泡腐蝕、成形性良好,對高速艇用的材料有(yǒu)更高的要求(qiú)。實踐證明,鈦合金在當今的螺旋槳材料(liào)中具有最(zuì)佳的綜合性能,自鈦合金大體成熟以(yǐ)後,各國都先後規模不等地采用鈦合金製造螺旋槳。中國從上世紀70年代初開始(shǐ),用鈦合金製造螺旋槳,1972年就製(zhì)出水翼快艇螺旋槳,據不完全的統計,至2020年(nián)已(yǐ)生產近萬隻直徑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(zhǎng)5倍以上。
泵、閥及管(guǎn)道。船(chuán)舶艦艇的泵、閥、管道係統等的工(gōng)作條件極為(wéi)惡劣(liè),銅、不鏽鋼管路的使用壽命隻有2年-5年(nián),使用鈦及鈦合金管路後壽命成倍延長。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(yīng)不短於15年;總壽命(可靠運行期限)應不短於25年-30年。
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