Titaniummaterialen in scheepsbouwkunde

Titanium en titaniumlegeringen hebben zeer nuttige uitgebreide prestaties, om de technische en tactische prestaties van marine-uitrusting te verbeteren, het niveau van de ontwikkeling van mariene hulpbronnen te verbeteren, is apparatuur van groot belang, daarom zijn de westerse ontwikkelde landen sinds de jaren tachtig begonnen met het gebruik van titaniummaterialen ter vervanging van CuNi-legeringen, roestvrij staal en nikkellegeringen in hun conventionele onderzeeërs, kernonderzeeërs, vliegdekschepen, oppervlakteschepen en diepe onderzeeërs en andere uitrusting. Productie van energiesystemen (stoomgeneratoren en propellers, enz.), via de zeeleidingsystemen, warmtewisselaars, drukbestendige granaten, sonarsystemen, rookpijpen, brandbeveiligingssystemen, pompen en kleppen, communicatiesystemen en andere apparatuur en componenten, wat de levensduur van de apparatuur aanzienlijk verlengt, de onderhoudskosten verlaagt, de veiligheid, het draagvermogen en de manoeuvreerbaarheid verbetert, enzovoort. Tabel 1 geeft de typische componenten van toepassingen van titaniumlegeringen op Amerikaanse schepen. Bovendien wordt titaniumlegering in de offshore olieboorapparatuur op grotere schaal gebruikt om de veiligheid en betrouwbaarheid van boorapparatuur te verbeteren, het gewicht van het systeem en de exploitatie- en onderhoudskosten te verminderen, en worden zeer goede resultaten behaald.

Dit artikel richt zich op het gebruik van titaniumlegeringen in scheepsbouwapparatuur in binnen- en buitenland, inclusief schepen, offshore-energieontwikkeling, ontzilting van zeewater en kust- en maritieme gebouwen en andere aspecten van de huidige situatie en ontwikkeling.

Toepassing van titaniummaterialen in schepen

(Drukvaste) romp

De toepassing van titaniumlegering als rompstructuurmateriaal omvat hoofdzakelijk drie aspecten: drukbestendige schaal van onderzeeër, drukbestendige schaal van diepe onderzeeër en schaal van oppervlakteschip.

Drukbestendige rompen voor onderzeeërs

In de onderzeese drukbestendige schaal met titanium liep de voormalige Sovjet-Unie voorop in de wereld en opende het gebruik van titaniumlegeringsmaterialen als een onderzeese drukbestendige schaal van het precedent.

In 1968 bouwde de voormalige Sovjet-Unie (Rusland) 's werelds eerste multifunctionele nucleair aangedreven onderzeeër (Papa) met een titaniumlegering, met een waterverplaatsing van 5.200 ton, een lengte van 100 meter en een diepte van 400 meter. revolutionaire stap in de toepassing van titaniumlegeringen op grootschalige maritieme constructies.

Van 1974 tot 1981 bouwde de voormalige Sovjet-Unie een reeks kernonderzeeërs die geheel uit titanium bestonden (Alfa-klasse volgens de NAVO), met een waterverplaatsing van 2.300 ton, een lengte van 80 meter en een diepte van 600 meter, waarvan de dosering van de titaniumlegering van elke onderzeeër van 2,000 ton van de meer, een totaal van 7 ingebouwde, titaniumlegering dosering van meer dan 14,000 ton.

In 1983 bouwde de voormalige Sovjet-Unie de grootste kernonderzeeër met titanium granaten "Komsomolets (Komsomolsk)", met een waterverplaatsing van 5880 ton, een ondergedompelde waterverplaatsing van 8.500 ton, een lengte van 117,5 meter en een maximale diepte van 1.200 meter. , en het gebruik van een titaniumlegering bedroeg 4,000 ton. Helaas zonk de onderzeeër in april 1989 als gevolg van een brand.

Van 1983 tot 1992 bouwde de Sovjet-Unie (Rusland) nog eens vier "Sierra"-series drukbestendige, multifunctionele aanvalsonderzeeërs van titaniumlegering met nucleair aangedreven romp, met een waterverplaatsing van 7.200 ton (Type 945) en 7.600 ton (Type 945A) op het oppervlak, en 8.100 ton (Type 945) en 9.100 ton (Type 945A) aan de ondergedompelde zijde. 9100 ton (945A), lengte 110 meter, maximale diepte 750 meter, het aantal gebruikte titaniumlegeringen is niet bekend. Na de ineenstorting van de Sovjet-Unie dwongen economische beperkingen de onderzeeërs van de Sierra-klasse buiten dienst. Bronnen zeggen dat Rusland het onderhoud van de kernonderzeeërs van de Sera-klasse opnieuw heeft opgestart en deze in 2017 opnieuw in bedrijf heeft genomen.

Van 1982 tot 2000 heeft de voormalige Sovjet-Unie (Rusland) 15 nucleaire onderzeeërs voor ballistische raketten van de Akula-klasse gebouwd, met een waterverplaatsing van 12.800 ton, een lengte van 110 meter en een maximale diepte van 600 meter, wat momenteel de belangrijkste is. onderzeeër van de Russische marine.

Van 1986 tot 2000 bouwde de voormalige Sovjet-Unie (Rusland) ook respectievelijk 14 kernonderzeeërs van de "Oscar"-klasse en 6 "Typhoon-klasse" kernonderzeeërs, met een waterverplaatsing van meer dan 19,000 ton en 48,000 ton, lengte van respectievelijk 155 meter en 171 meter, diepte van 500 meter en 171 meter. meter, de diepte van 500 meter en 400 meter, waarvan de Typhoon-klasse voor de voormalige Sovjet-Unie (Rusland), de grootste kernonderzeeërs met ballistische raketten, de hoeveelheid titaniumlegeringsmateriaal voor elk schip een duizelingwekkende 9.000 ton heeft bereikt of meer dan de huidige jaarlijkse productie van titanium verwerkingsmateriaal in China van ongeveer 20%.

Met het uiteenvallen van de voormalige Sovjet-Unie gebruikte Rusland een titaniumlegering als drukbestendig omhulsel. De productie van nucleair aangedreven onderzeeërs werd lange tijd opgeschort of niet volgens het oorspronkelijke plan om de voltooiing van de constructie te bouwen , maar met het geleidelijke herstel van de Russische economie en politieke behoeften heropende Rusland in ongeveer 2000 de drukbestendige romp van titaniumlegering van het productie- en restauratieproject voor kernonderzeeërs.

De nucleair aangedreven aanvalsonderzeeër van de Yasen-klasse werd gebouwd en gelanceerd in 2010 na een vertraging in de levering als gevolg van financieringsproblemen sinds de start van de bouw in 1993. De onderzeeër maakt ook gebruik van een dubbelwandige structuur van titanium, een waterverplaatsing onder water van 13.800 ton, een lengte van 120 meter, diepte van 600 meter, plannen voor de bouw van 12. Levering in 2010 aan de marine, codenaam AS-12 210-klasse multifunctionele nucleaire aanvalsonderzeeër is momenteel de meest opmerkelijke prestatie van nucleaire onderzeeërs vanwege de ondergedompelde verplaatsing van 2, 000 ton, lengte van 71 meter, breedte van 8 meter, maximale snelheid onder water van 45 knopen (ongeveer 90%), de maximale snelheid van de ondergedompelde onderzeeër. De maximale ondergedompelde snelheid bereikt 45 knopen (ongeveer 90 km/u) en de maximale diepte kan 6000 meter bereiken. De onderzeeër heeft nog steeds de dubbelwandige structuur die gewoonlijk wordt gebruikt in Russische onderzeeërs, maar om de ontworpen duikdiepte te bereiken, is de buitenromp nog steeds van een titaniumlegering, terwijl de binnenromp is gemaakt van zes enorme bolvormige granaten van titaniumlegering die zijn verbonden om weerstand te bieden de enorme diepzeedruk.

De voormalige Sovjet-Unie (Rusland) heeft een perfecte drukbestendige onderzeeër gevormd met materiaaltechnologie van titaniumlegeringen en de toepassing van technologiesystemen, maar heeft hier ook een hoge prijs voor betaald. Van 1960 tot 1970 besteedden de wetenschappers van de voormalige Sovjet-Unie bijvoorbeeld 10 jaar om het probleem van de lastechnologie van titaniumlegeringen op te lossen. Momenteel zijn de belangrijkste titaniumlegeringen die worden gebruikt in de drukbestendige rompen van Russische onderzeeërs twee soorten titaniumlegeringen: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) en Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). De titaniumlegeringen die worden gebruikt in de externe drukbestendige rompen van de multifunctionele aanvalsonderzeeërs van de 210-klasse en hun zes interne drukbestendige bolvormige rompen zijn nieuw ontwikkelde hoogwaardige titaniumlegeringen waarvan de specifieke kwaliteiten en chemische samenstellingen zijn niet bekend.