1、媒介

自上世纪60年代我国就起头钻研钛材在水师工程中的利用，经过40多年的钻研获得了很大的成就和进展，先后由国度、水师组织召开了屡次大型钛材在水师工程利用的钻研会、推广会，并且在水面、水下兵器设备中得到了肯定的利用。但是利用还极度有限，依然存在着选材不尽合理，设计准则不够规范，大规模利用钛材的种类规格不够配套齐全，钛材产品造作用度偏高，大型船厂利用钛材设备现场加工配套能力弱等问题。有些工况前提下对钛材利用的意识水平还比力浅显，例如侵蚀问题，海生物附着问题，全寿命周期的性价比等问题。除资料尺度表，还有在系统的加工造作方面的尺度比力不足，设备加工造作供货周期偏长，钛设备加工造作厂家少，竞争招标的态势远未形成等一系列问题。

国表，钛材在海洋工程的利用已经极度宽泛，利用技术成熟。以俄罗斯为代表，其在国民经济中对钛材利用中的设计、出产和造作一向赐与了特殊的器沉，对舰船装置用钛合金热互换器、容器、管路系统，声纳系统、深潜器也赐与了沉点支持，使钛合金在水师工程中得到了有效的利用。俄罗斯在舰船用钛合金的设计理论、合金拔取准则，以及在沉大工程中的一系列理论、工艺、资料和设计等方面做了大量卓有成效的钻延注试验工作，堆集了可供现实工程利用的成套技术文件。同时，针对水面舰船、水下潜艇、深潜器、水中刀兵等也做了大量单项、设计型、综合型的试验以及实船试验，从系统工程启程，总结了利用时应该解决的问题和若何解决这些问题，真正做到了一舰数据多舰用，一个结构能够被另一个结构所利用。

我国目前和国表相比，钛材出产水平相当，但利用水平还处于分散、零散的状态，还有相当的差距，所存在的问题只能在利用中钻研，在利用中去解决。

2、钛材在国内表水师工程的利用近况

钛以其轻质、高比强、高比刚、高耐蚀、无磁性蹬着异机能被称为“海洋金属”，是水师工程最有利用前途的金属资料，被世界列国宽泛利用于水面舰船、水下潜艇、深潜器、水中刀兵、通讯设备等领域。美国、日本、俄罗斯在深潜器上成功地使用了钛材，使下潜深度别离达到了5000，6000和6500ｍ。俄罗斯是在核潜艇中使用钛材最多的国度，其中最典型的是全钛核潜艇，其单艇用钛材达到9000t
；其它核潜艇中的冷凝器、热互换器、声纳导流罩、通海管路系统、波纹管等都选取钛材。通例潜艇（636，K877等）中的柴油机燃气排出系统、声纳导流罩、通海管路系统、波纹管、泵、阀也都大量利用钛材。水面舰船（如现代级导弹摈除舰、航母）的声纳导流系统、通海管路系统、波纹管、泵、阀也都宽泛使用钛材，其重要舰船都经过了北极、南极、赤路、太平洋、印度洋、大西洋的全球海域航行，解决了设计许用应力、安全系数拔取等问题。美国、日本多种舰船喷水推动装置上也都使用钛材，有效地克服了选取铜合金在航行时切割地球磁力线而产生较大感应电流的不利影响。英国的武威油田用钛合金包办合金钢（Cr-Mo钢）做高压管路，削减了质量和守护用度，使采油成本降落了40％。他们选取单根尺寸为?609mm×25mm×1460mm的30根管组成了400多米长，总沉900ｔ的特大油管，用于水深350ｍ的海底采油系统，该工程可反映出英国在水师用钛上的思路。图1是俄罗斯最新型拉达级通例潜艇，据俄罗斯专家介绍，该型潜艇大量选取钛合金结构，蕴含声纳系统、通海管路系统、波纹管、泵、阀等。

图 １　俄罗斯最新型拉达级通例潜艇

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图2为俄罗斯636型通例潜艇，管路系统也选取钛材。

图 ２　俄罗斯 ６３６型通例潜艇内部结构

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图3是俄罗斯K877型通例潜艇，与636型潜艇类似，其最典型的特点就是声纳导流罩结构全数选取钛材。经分析声纳罩全数结构，所有部位（透声板、支架、法兰）均使用ПT3B一种合金造作，并选取单壁结构，由数控铣床加工出均布的透声孔，设计出优良的透声性、足够大刚度、抗变形能力的结构。从俄罗斯获得的ПT3B合金的化学成分见表1，板材的力学机能见表2。

图 ３　俄罗斯 Ｋ８７７通例潜艇球鼻艏钛合金声纳导流罩

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图4为前苏联“台风”级全钛造作的核潜艇，全艇用钛量高达9000ｔ，图5为俄罗斯全钛核潜艇用钛材布局图。

图 ４　前苏联台风级全钛核潜艇

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图 ５　俄罗斯核潜艇用钛材布局图

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图6是“俄罗斯956现代级”导弹摈除舰钛合金球鼻艏实物图，从图中可知俄水面舰船声纳导流罩选取双层板架结构，化验分析批注，该结构选取一种合金（ПT3B钛合金）造作，钛法兰和船体钢法兰选取聚合物绝缘套筒进行电绝缘，较好地解决了钛－钢接触的电化学侵蚀问题。

图 ６　俄罗斯“９５６型现代级”导弹摈除舰钛合金球鼻艏

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图7是俄罗斯“明斯克”号航母钛合金声纳导流罩，该结构也选取ПT3B一种合金造作，成型美观，装配精确，也选取双层板架结构。

图 ７　俄罗斯“明斯克号”航母钛合金声纳导流罩球鼻艏

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我国自上世纪60年代起起头钻研舰船用钛合金，在国内有关单元的共同致力下，钻研了从工业纯钛到分歧强度等级系列的船用钛合金及其配套焊接资料，例如工业纯钛，Ti31，Ti75，Ti80，TA5，TA7，TC4，TC4ELI等合金。在水师及有关部门的支持下，钛合金在我国有关产品中也得到了宽泛的利用。

3、水师工程用钛的选材准则

（1）可胜任要求的特定机能（强度、耐蚀、声学、磁学等）。

（2）系统要求的综合机能（强杜纂韧性、冷热成型、焊接等机能）。

（3）成本及经济效益方面必要思考密度、强度、资料价值、造作用度、维建及更换用度、系统下的全寿命周期用度。

（4）全寿命周期思想在选材上的利用。通过度析俄罗斯舰船用钛的情况，俄罗斯在某一特定舰船上利用时合金系的选择尽量单一化。例如，俄罗斯所有的声纳系统只选取ПT3B一种合金
；核潜艇的二回路和深潜器也只选择此合金。强度要求高的深潜器的载人球体用的是Ti-6Al-4V等合金。所选用的合金都有有关成熟的技术前提和出产工艺。

（5）应该指出迪胙材在海洋工矿前提下应拥有的特点，设计选材时应该把稳的问题：

ａ．钛材在室温至零下60℃领域内无脆性转变，其冲击韧性对温度不敏感。

ｂ．钛合金在交变弯曲载荷下，其委顿强度比铜合金显著高，如表3所示。

4、钛材的耐海水侵蚀性

（1）天然静海水侵蚀：TA3（老商标TA2），TA5及Ｂ30在通辽、乐山、榆林做过5年侵蚀试验，TA3，TA5不侵蚀，而B30产生严沉点蚀，深度最大处达1mm左右
；试验批注，钛无应力侵蚀偏差，且在天然海水中不产生缝隙侵蚀。

（2）接触侵蚀：当钛与铜合金、钢等接触时，钛的电极电位为正，会在此时加快其他金属的侵蚀速度，在系统中衔接时，应采取电绝缘措施。

（3）冲刷侵蚀：B30，镍合金在流速大于5m/s时，耐冲刷侵蚀机能很差，而钛合金在7m/s，10m/s以上依然维持无缺无损。

（4）氯化物离子难于侵蚀钛合金表表的钝化膜，因而不易产生像不锈钢和铝那样的点蚀、间隙侵蚀以及应力侵蚀。

（5）与不锈钢分歧，钛合金的焊接、冷加工不会导致耐蚀机能变动。

5、关于海生物附着问题

上世纪80年代末至90年代初，针对海生物附着问题进行了相应钻研，在有关海区做了钛试验装置并进行了观察和分析，提出了相应分析钻研汇报，在对南海、东海、武威三个海区的水下有关潜艇通海系统管路现实调查中，发现海生物成长极少，主循环水系统也没成长海生物。

6、设计准则

（1）资料尺度：尽量选取国标，以便于出产、供货使用，检验。

（2）设计尺度：国表针对水师舰船使用有专用的设计尺度，而我国目前尚没有，建议通过钻研尽早成立我国海洋工程用的设计准则，扭转按化工设备设计的通常准则。

（3）加工尺度：热处置、机械加工、切割加工、冷热成型、焊接、表表改性处置等。针对大量选取钛材的预期需要，应假造这方面的技术文件，以领导钛设备的加工造作。

（4）检验尺度：表观、无损检测、通例力学机能、硬度、委顿等
；大无数检验沿用钢结构的尺度，应逐步形成我国自己的专用尺度。

（5）钛材利用时与系统其它资料接口技术及其尺度，如电绝缘尺度。

7、结语

钛脊合金无疑是在海水前提下利用的极度好的资料，俄罗斯在水师设备中大量选取钛合金是一个不用辩论的事实，他们大量地选取钛合金是经过持久卓有成效的钻研后，形成了从资料合金钻延注钛材各类规格的出产、结构设计、加工造作、使用环境与资料的关系、检验规定等一整套工艺文件，并以理论基础作为保障的。

我国钛工业发展已能满足水师大规模用钛的需要，为了靠得住地利用到兵器设备上，国度有关辅导机关该当真钻研对策，凭据俄罗斯的经验当真钻研我们总的方针，加大钛材出产的力度，并以龙头企业为主体，充分阐扬产、学、延注军四位一体的机造，当真解决一系列有关技术问题，例如合理的选材、正确的设计准则的造订、钛材利用与其它资料接口技术、加工造作的规范尺度的造订等，出格应成立能两全设计、资料、加工造作、使用守护等系统工程的组织和机构。

同时，要器沉钛材利用有关问题的钻研和开发，如钛制品的模铸、焊接技术、特殊前提下的表表改性、设计准则等问题，这绝不是一个系统、一个部门、一个单元所能包揽的，必必要突破行业界限，突破处所主义，发展全国性大合作能力尽快尽早解决问题。为了祖国壮大水师的建设，应以科学发展引领各单元的协调合作，提高水平，降低造价，尽快把钛材在水师工程中利用推广到位。

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