Материалите от титан и титанови сплави се използват широко на кораби, с изключение на корабни приспособления и кабинни съоръжения, цялото голямо оборудване и части могат да използват материали от титан и титанови сплави, като електронни информационни системи, енергийни системи, спомагателни системи, конструкции на корпуса, системи за задвижване, и т.н. Чуждите материали от титанови сплави се използват главно в структурни материали на корпуса, корабни помпи, клапани, тръби и други аксесоари, силови задвижвания, топлообменници, кондензатори, охладители, изпарители, акустични устройства и др.; домашните материали от титанови сплави се използват главно в дълбоки подводници, силови задвижвания, корабни радари, електронно оборудване, крепежни елементи и др.
1. Устойчив на натиск корпус
В областта на корабите дълбоките потопяеми апарати и подводници се използват главно за корпуси от титаниева сплав, устойчиви на натиск. Характеристиките на титановата сплав, като висока специфична якост, добра устойчивост на корозия и немагнитни свойства, я правят висококачествен материал за производство на устойчиви на налягане черупки на дълбоководно оборудване.
Русия е първата страна, която използва устойчиви на натиск черупки от титанова сплав на ядрени подводници, а също така е световен технологичен лидер. От 60-те години на миналия век Русия (бившият Съветски съюз) произвежда серия подводници от титаниева сплав. В началото Русия произвежда атомна подводница с крилати ракети № 661 от титаниева сплав, която е тестова лодка. По-късно Русия последователно произвежда 7 подводници от титанова сплав клас „Алфа“, 1 подводница клас „Майк“ и 4 подводници клас „Сиера“. Всички тези ядрени подводници са атакуващи, а подводницата от клас "Алфа" от титаниева сплав използва 3000 тона титанова сплав. Произведената в Русия атомна подводница клас "Тайфун" е подводницата с най-голям обем и тонаж в света, а потреблението й на титан достига 9000 тона.
Понастоящем последното поколение руски атомни подводници от клас "Борей" също използват корпуси от титаниева сплав, устойчиви на натиск.
Друго важно приложение на корпуса под налягане от титанова сплав е дълбокото потапяне. Пилотираната подводница „Jiaolong“ е пилотирана подводница, независимо разработена от моята страна, с проектирана максимална дълбочина на гмуркане над 7 000 метра. Устойчивата на натиск обвивка на пилотираната подводница "Цзяолун" е изработена от титанова сплав. Понастоящем повечето от големите в света пилотирани подводници с голяма дълбочина използват материали от титанови сплави като подготвителни материали за устойчиви на налягане черупки. Например, материалите на корпуса на пилотирани подводници с голяма дълбочина като Alvin и NewAlvin в Съединените щати, Jiaolong в Китай, Nautile във Франция и Shinkai 6500 в Япония са всички титанови сплави [9]. Титановата сплав се превърна в избрания материал за дълбоко потопяеми корпуси под налягане.
2. Силово задвижващо устройство
Поради влиянието на морската вода и морския климат материалът на витлото на кораба трябва да има висока устойчивост на корозия и устойчивост на кавитация. В сравнение с медните сплави и стомани, титаниевите сплави имат предимства по отношение на якостта на корозионна умора и устойчивост на кавитация. В допълнение, поради ниската плътност на титановата сплав, когато се правят витла от същия мащаб, в сравнение с други често използвани материали, масата на витлата от титанова сплав е малка. Поради това корабите, използващи витла от титанова сплав, могат да се управляват по-ефективно. В комбинация с високата якост на умора на корозия и устойчивостта на кавитация на витлото от титаниева сплав, неговата поддръжка и поддръжка ще бъдат по-лесни, удължавайки експлоатационния живот на витлото. Титановата сплав е идеален материал за корабни витла.
Русия, Обединеното кралство и т.н. започнаха да се опитват да използват витла от титанова сплав на кораби още през 60-те години. Например Русия използва витла от титанови сплави в своите атомни подводници клас „Алфа“ и клас „Майк“. Съединените щати също са използвали витла от титанова сплав на много кораби. Например изследователската подводница ловец от клас 50t на ВМС на САЩ използва трилопатен, разглобяем, суперкавитиращ витло от титаниева сплав с диаметър 812,8 mm.
Високоскоростната канонерка "Ashville" използва витло с четири лопатки и променлива стъпка от титаниева сплав. Голямата американска военна лодка на подводни криле „Plainview“ използва витло от титаниева сплав с диаметър 1,52 m, четирилопатно, отделящо се, суперкавитиращо от Ti-6Al-4V материал. Нашата страна също така успешно разработи различни витла от титанови сплави и ги използва успешно на много кораби. Например, витлата на подводни криле от титаниева сплав Ti-5.5Sn и Ti-6Al-4V са успешно разработени през 1972 г. и досега са били използвани на много кораби . Резултатите от дългогодишна употреба показват, че витлата от титаниева сплав имат силна устойчивост на корозия и експлоатационният им живот е три пъти по-дълъг от този на традиционните витла от медна сплав.
В допълнение към корабните витла, материали от титанови сплави се използват и в корабни двигатели. Например, атомният ледоразбивач, произведен в Русия, използва парна машина, съдържаща материали от титанова сплав. Използването на задвижващо устройство от титаниева сплав може да предотврати въздействието на кораба от големия индуциран ток, причинен от прекъсването на линиите на земното магнитно поле при плаване. В допълнение, материали от титанови сплави се използват и в устройствата за водно струйно задвижване на някои кораби, като американската тестова лодка SES-100A и японската торпедна лодка „PT-10“. Тяхното водноструйно задвижващо устройство използва промишлен чист титан и изковки от титанови сплави, което намалява качеството на устройството и подобрява ефективността на водоструйното задвижващо устройство.
3. Помпи, клапани, тръби и други принадлежности
Изискването на Русия за експлоатацията на тръбопроводната система на кораба е, че конструктивните материали трябва да имат експлоатационен живот от 8 до 9 години преди първия ремонт в дока, а експлоатационният живот преди пълната подмяна на системата трябва да бъде не по-малък от 15 години . Това изискване може да гарантира, че кораби от всички класове могат ефективно да служат 25~30 години. Корабите работят в морето, така че помпите, клапаните, тръбите и другите принадлежности на кораба са изправени пред тежкото изпитание на морската среда.
Тръбната система на руските граждански кораби обикновено избира медни тръби M3C и тръби от медна сплав MH-5-1 според скоростта на водния поток, докато клапаните, помпите и топлообменниците използват медни сплави. Ако материалът от медна сплав се използва за тръбопровода на кораба, може да е настъпила повреда от корозия през втората година и е трудно да се изпълнят гореспоменатите изисквания за обслужване. За да се изпълнят изискванията за употреба, може да се наложи дебелината на тръбата да бъде удебелена и в същото време диаметърът на тръбата трябва да бъде увеличен, за да се осигури скоростта на водния поток. Цялостната тръбопроводна система на кораба се увеличава по тегло и цена.
Въпреки това помпите, клапаните, тръбите и т.н. на руските военни кораби използват предимно материали от титанови сплави. Военните кораби са в експлоатация от дълго време и тяхната употреба е доказала, че тръбите, клапаните, помпите, топлообменниците и други продукти от титанови сплави са силно устойчиви на корозия от морска вода и имат дълъг експлоатационен живот. Ако всички титанови материали се използват за производството на корабната водовземна система, животът на системата може да бъде значително удължен и надеждността на използване може да бъде подобрена.
Военноморските сили на САЩ използват тръбопроводни системи от титанова сплав на корабите. В сравнение с традиционните тръбопроводи от медно-никелова сплав, титаниевите сплави имат силна устойчивост на корозия и няма да бъдат ерозирани от морска вода дори при високоскоростна течаща морска вода (при скорост на потока от 13 m/s), особено подходящи за динамични тръбопроводи, където работната среда е морска вода, тръбопроводи с висока скорост и високо налягане. Следователно, в случай на осигуряване на същия дебит на морската вода, високата устойчивост на корозия на титановата сплав позволява конструкцията на тръбопровода да бъде по-тънка, диаметърът на тръбопровода е намален, пространството, заемано от кораба, е намалено, гъвкавостта на оформлението е подобрено и разходите за поддръжка също са намалени. намалявам. В допълнение, плътността на титановата сплав е малка, което е около половината от тази на медно-никелова сплав, а качеството на тръбопровода, произведен от нея, е малко, така че оборудването, използвано за спомагателен поддържащ тръбопровод, е намалено. Корабите са по-малко натоварени и консумират по-малко гориво.
4. Акустично устройство
Акустичните устройства на кораби могат също да използват материали от титанови сплави, като например производството на сонарен купол, компоненти на подводен акустичен преобразувател, микрофони, телефонни части и др. Сонарът е най-ефективното оборудване за подводно откриване на цели на кораби. Неръждаемата стомана и подсиленият с влакна FRP се използват предимно в моята страна, но в сравнение с материалите от титанови сплави, тяхната звукопроницаемост и устойчивост на удар са относително слаби. Русия вече е приложила сонарен купол от титанова сплав на атомната подводница "Курск", самолетоносача "Минск", самолетоносача "Киев" и др. Действителният ефект на сонарно откриване е сравнително добър.
