1、前言
自上世纪60年月我国就最先研究钛材在水师工程中的应用 ，，， ，，经由40多年的研究取得了很大的效果和希望 ，，， ，，先后由国家、水师组织召开了多次大型钛材在水师工程应用的钻研会、推广会 ，，， ，，并且在水面、水下武器装备中获得了一定的应用。。。。。可是应用还十分有限 ，，， ，，仍然保存着选材不尽合理 ，，， ，，设计准则不敷规范 ，，， ，，大规模应用钛材的品种规格不敷配套齐全 ，，， ，，钛材产品制造用度偏高 ，，， ，，大型船厂应用钛材装备现场加工配套能力弱等问题。。。。。有些工况条件下对钛材应用的熟悉水平还较量粗浅 ，，， ，，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。。。。。除质料标准外 ，，， ，，尚有在系统的加工制造方面的标准较量缺乏 ，，， ，，装备加工制造供货周期偏长 ，，， ，，钛装备加工制造厂家少 ，，， ，，竞争招标的态势远未形成等一系列问题。。。。。
外洋 ，，， ，，钛材在海洋工程的应用已经十分普遍 ，，， ，，应用手艺成熟。。。。。以俄罗斯为代表 ，，， ，，其在国民经济中对钛材应用中的设计、生产和制造一直给予了特殊的重视 ，，， ，，对舰船装置用钛合金热交流器、容器、管路系统 ，，， ，，声纳系统、深潜器也给予了重点支持 ，，， ，，使钛合金在水师工程中获得了有用的应用。。。。。俄罗斯在舰船用钛合金的设计理论、合金选取原则 ，，， ，，以及在重大工程中的一系列理论、工艺、质料和设计等方面做了大宗卓有效果的研究、试验事情 ，，， ，，积累了可供现实工程应用的成套手艺文件。。。。。同时 ，，， ，，针对水面舰船、水下潜艇、深潜器、水中武器等也做了大宗单项、设计型、综合型的试验以及实船试验 ，，， ，，从系统工程出发 ，，， ，，总结了应用时应该解决的问题和怎样解决这些问题 ，，， ，，真正做到了一舰数据多舰用 ，，， ，，一个结构可以被另一个结构所应用。。。。。
我国现在和外洋相比 ，，， ，，钛材生产水平相当 ，，， ，，但应用水平还处于疏散、零星的状态 ，，， ，，尚有相当的差别 ，，， ，，所保存的问题只能在应用中研究 ，，， ，，在应用中去解决。。。。。
2、钛材在海内外水师工程的应用现状
钛以其轻质、高比强、高比刚、高耐蚀、无磁性等优异性能被称为“海洋金属” ，，， ，，是水师工程最有应用前途的金属质料 ，，， ，，被天下各国普遍应用于水面舰船、水下潜艇、深潜器、水中武器、通讯装备等领域。。。。。美国、日本、俄罗斯在深潜器上乐成地使用了钛材 ，，， ，，使下潜深度划分抵达了5000 ，，， ，，6000和6500ｍ。。。。。俄罗斯是在核潜艇中使用钛材最多的国家 ，，， ，，其中最典范的是全钛核潜艇 ，，， ，，其单艇用钛材抵达9000t；；； ；；；其它核潜艇中的冷凝器、热交流器、声纳导流罩、通海管路系统、波纹管等都接纳钛材。。。。。通例潜艇（636 ，，， ，，K877等）中的柴油机燃气倾轧系统、声纳导流罩、通海管路系统、波纹管、泵、阀也都大宗应用钛材。。。。。水面舰船（如现代级导弹驱逐舰、航母）的声纳导流系统、通海管路系统、波纹管、泵、阀也都普遍使用钛材 ，，， ，，其主要舰船都经由了北极、南极、赤道、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、清静系数选取等问题。。。。。美国、日本多种舰船喷水推进装置上也都使用钛材 ，，， ，，有用地战胜了接纳铜合金在航行时切割地球磁力线而爆发较大感应电流的倒运影响。。。。。英国的北海油田用钛合金取代合金钢（Cr-Mo钢）做高压管路 ，，， ，，镌汰了质量和维护用度 ，，， ，，使采油本钱下降了40％。。。。。他们接纳单根尺寸为?609mm×25mm×1460mm的30根管组成了400多米长 ，，， ，，总重900ｔ的特大油管 ，，， ，，用于水深350ｍ的海底采油系统 ，，， ，，该工程可反应出英国在水师用钛上的思绪。。。。。图1是俄罗斯最新型拉达级通例潜艇 ，，， ，，据俄罗斯专家先容 ，，， ，，该型潜艇大宗接纳钛合金结构 ，，， ，，包括声纳系统、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 ，，， ，，管路系统也接纳钛材。。。。。
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型潜艇相似 ，，， ，，其最典范的特点就是声纳导流罩结构所有接纳钛材。。。。。经剖析声纳罩所有结构 ，，， ，，所有部位（透声板、支架、法兰）均使用ПT3B一种合金制造 ，，， ，，并接纳单壁结构 ，，， ，，由数控铣床加工出均布的透声孔 ，，， ，，设计出优异的透声性、足够大刚度、抗变形能力的结构。。。。。从俄罗斯获得的ПT3B合金的化学因素见表1 ，，， ，，板材的力学性能见表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”级全钛制造的核潜艇 ，，， ，，全艇用钛量高达9000ｔ ，，， ，，图5为俄罗斯全钛核潜艇用钛材结构图。。。。。
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结构图
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图6是“俄罗斯956现代级”导弹驱逐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接纳双层板架结构 ，，， ，，化验剖析批注 ，，， ，，该结构接纳一种合金（ПT3B钛合金）制造 ，，， ，，钛法兰和船体钢法兰接纳聚合物绝缘套筒举行电绝缘 ，，， ，，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”导弹驱逐舰钛合金球鼻艏
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图7是俄罗斯“明斯克”号航母钛合金声纳导流罩 ，，， ，，该结构也接纳ПT3B一种合金制造 ，，， ，，成型雅观 ，，， ，，装配准确 ，，， ，，也接纳双层板架结构。。。。。
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年月起最先研究舰船用钛合金 ，，， ，，在海内相关单位的配合起劲下 ，，， ，，研究了从工业纯钛到差别强度品级系列的船用钛合金及其配套焊接质料 ，，， ，，例如工业纯钛 ，，， ，，Ti31 ，，， ，，Ti75 ，，， ，，Ti80 ，，， ，，TA5 ，，， ，，TA7 ，，， ，，TC4 ，，， ，，TC4ELI等合金。。。。。在水师及有关部分的支持下 ，，， ，，钛合金在我国相关产品中也获得了普遍的应用。。。。。
3、水师工程用钛的选材原则
（1）可胜任要求的特定性能（强度、耐蚀、声学、磁学等）。。。。。
（2）系统要求的综合性能（强度与韧性、冷热成型、焊接等性能）。。。。。
（3）本钱及经济效益方面需要思量密度、强度、质料价钱、制造用度、维修及替换用度、系统下的全寿命周期用度。。。。。
（4）全寿命周期头脑在选材上的应用。。。。。通太过析俄罗斯舰船用钛的情形 ，，， ，，俄罗斯在某一特定舰船上应用时合金系的选择只管简朴化。。。。。例如 ，，， ，，俄罗斯所有的声纳系统只接纳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。。。。。所选用的合金都有相关成熟的手艺条件和生产工艺。。。。。
（5）应该指出的钛材在海洋工矿条件下应具有的特点 ，，， ，，设计选材时应该注重的问题：
ａ．钛材在室温至零下60℃规模内无脆性转变 ，，， ，，其攻击韧性对温度不敏感。。。。。
ｂ．钛合金在交变弯曲载荷下 ，，， ，，其疲劳强度比铜合金显着高 ，，， ，，如表3所示。。。。。
4、钛材的耐海水侵蚀性
（1）自然静海水侵蚀：TA3（老牌号TA2） ，，， ，，TA5及Ｂ30在青岛、厦门、榆林做过5年侵蚀试验 ，，， ，，TA3 ，，， ，，TA5不侵蚀 ，，， ，，而B30爆发严重点蚀 ，，， ，，深度最大处达1mm左右；；； ；；；试验批注 ，，， ，，钛无应力侵蚀倾向 ，，， ，，且在自然海水中不爆发误差侵蚀。。。。。
（2）接触侵蚀：当钛与铜合金、钢等接触时 ，，， ，，钛的电极电位为正 ，，， ，，会在此时加速其他金属的侵蚀速率 ，，， ，，在系统中毗连时 ，，， ，，应接纳电绝缘步伐。。。。。
（3）冲洗侵蚀：B30 ，，， ，，镍合金在流速大于5m/s时 ，，， ，，耐冲洗侵蚀性能很差 ，，， ，，而钛合金在7m/s ，，， ，，10m/s以上仍然坚持完好无损。。。。。
（4）氯化物离子难于侵蚀钛合金外貌的钝化膜 ，，， ，，因而不易爆发像不锈钢和铝那样的点蚀、间隙侵蚀以及应力侵蚀。。。。。
（5）与不锈钢差别 ，，， ，，钛合金的焊接、冷加工不会导致耐蚀性能转变。。。。。
5、关于海生物附着问题
上世纪80年月末至90年月初 ，，， ，，针对海生物附着问题举行了响应研究 ，，， ，，在有关海区做了钛试验装置并举行了视察和剖析 ，，， ，，提出了响应剖析研究报告 ，，， ，，在对南海、东海、北海三个海区的水下相关潜艇通海系统管道现实考察中 ，，， ，，发明海生物生长少少 ，，， ，，主循环水系统也没生长海生物。。。。。
6、设计准则
（1）质料标准：只管接纳国标 ，，， ，，以便于生产、供货使用 ，，， ，，磨练。。。。。
（2）设计标准：外洋针对水师舰船使用有专用的设计标准 ，，， ，，而我国现在尚没有 ，，， ，，建议通过研究尽早建设我国海洋工程用的设计原则 ，，， ，，改变按化工装备设计的一样平常原则。。。。。
（3）加工标准：热处置惩罚、机械加工、切割加工、冷热成型、焊接、外貌改性处置惩罚等。。。。。针对大宗接纳钛材的预期需求 ，，， ，，应体例这方面的手艺文件 ，，， ，，以指导钛装备的加工制造。。。。。
（4）磨练标准：外观、无损检测、通例力学性能、硬度、疲劳等；；； ；；；大大都磨练沿用钢结构的标准 ，，， ，，应逐步形成我国自己的专用标准。。。。。
（5）钛材应用时与系统其它质料接口手艺及其标准 ，，， ，，如电绝缘标准。。。。。
7、结语
钛及钛合金无疑是在海水条件下应用的很是好的质料 ，，， ，，俄罗斯在水师装备中大宗接纳钛合金是一个不必争辩的事实 ，，， ，，他们大宗地接纳钛合金是经由恒久卓有效果的研究后 ，，， ，，形成了从质料合金研究、钛材种种规格的生产、结构设计、加工制造、使用情形与质料的关系、磨练规则等一整套工艺文件 ，，， ，，并以理论基础作为包管的。。。。。
我国钛工业生长已能知足水师大规模用钛的需求 ，，， ，，为了可靠地应用到武器装备上 ，，， ，，国家有关向导机关应认真研究对策 ，，， ，，凭证俄罗斯的履历认真研究我们总的目的 ，，， ，，加大钛材生产的力度 ，，， ，，并以龙头企业为主体 ，，， ，，充分验展产、学、研、军四位一体的机制 ，，， ，，认真解决一系列相关手艺问题 ，，， ，，例如合理的选材、准确的设计准则的制订、钛材应用与其它质料接口手艺、加工制造的规范标准的制订等 ，，， ，，特殊应建设能统筹设计、质料、加工制造、使用维护等系统工程的组织和机构。。。。。
同时 ，，， ，，要重视钛材应用相关问题的研究和开发 ，，， ，，如钛制品的模铸、焊接手艺、特殊条件下的外貌改性、设计准则等问题 ，，， ，，这绝不是一个系统、一个部分、一个单位所能包办的 ，，， ，，必需要突破行业界线 ，，， ，，突破地方主义 ，，， ，，开展天下性大协作才华尽快尽早解决问题。。。。。为了祖国强洪水师的建设 ，，， ，，应以科学生长引领各单位的协调相助 ，，， ，，提高水平 ，，， ，，降低造价 ，，， ，，尽快把钛材在水师工程中应用推广到位。。。。。
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