การใช้ไทเทเนียมในสนามเรือ

โลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือดำน้ำนิวเคลียร์, เรือดำน้ำลึก, เรือตัดน้ำแข็งของอะตอม, เรือไฮโดรฟอยล์, เรือโฮเวอร์คราฟ, เรือกวาดทุ่นระเบิด, ใบพัดใบพัด, เสาอากาศแส้, ท่อน้ำทะเล, คอนเดนเซอร์, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, อุปกรณ์อะคูสติกและอุปกรณ์ดับเพลิงที่เหนือกว่า

 

เปลือกต้านทานแรงดันไทเทเนียมส่วนใหญ่จะใช้ในเรือดำน้ำลึก และเปลือกต้านทานแรงดันไทเทเนียมจะใช้ในระดับที่แตกต่างกันทั้งในและต่างประเทศ ตัวอย่างเช่น เรือดำน้ำลึก "หน้าผาทะเล" ในสหรัฐอเมริกามีห้องสังเกตการณ์ไทเทเนียมและห้องควบคุม และความลึกในการดำน้ำสามารถเข้าถึงได้ถึง 6100 เมตร จีนยังประสบความสำเร็จอย่างมากในด้านเทคโนโลยีใต้น้ำลึกอีกด้วย เรือดำน้ำลึก "เจียวหลง" ที่ออกแบบโดยประเทศของฉันได้ดำน้ำลึกกว่า 5,000 เมตร แต่ใน

 

รัสเซียเป็นประเทศเดียวที่ใช้ไทเทเนียมจำนวนมากกับเรือดำน้ำขนาดใหญ่ เรือดำน้ำนิวเคลียร์ "ไต้ฝุ่น" จำนวน 6 ลำที่ผลิตโดยบริษัทนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแถบไทเทเนียมอุตสาหกรรม, Ti64, Ti64ELI, Ti-6อัล-2Nb-1ตา-0.8Mo, Ti-3อัล-2.5V, IIT {{ 10}}B, IIT-7M ฯลฯ

 

1. เรือดำน้ำนิวเคลียร์

 

รัสเซียเป็นผู้นำระดับนานาชาติในด้านการวิจัยและเทคโนโลยีการผลิตเรือดำน้ำนิวเคลียร์โลหะผสมไทเทเนียม และยังเป็นประเทศแรกที่ใช้โลหะผสมไทเทเนียมเพื่อสร้างเปลือกต้านทานแรงดัน ในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุด ผลผลิตประจำปีของแผ่นหนาและท่อโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับเรือดำน้ำสูงถึง 10,000 ตัน คิดเป็น 30% ถึง 50% ของผลผลิตประจำปีของวัสดุแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียม นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 รัสเซียได้พัฒนาเรือดำน้ำนิวเคลียร์สี่รุ่น เรือดำน้ำนิวเคลียร์ K162 ที่ใช้ไทเทเนียมทั้งหมดลำแรกของโลกเปิดตัวในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2511 เปิดใช้งานมานานกว่า 30 ปี มันเคยไปในมหาสมุทรต่างๆ และทนทานต่อน้ำหนักและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ไม่เคยมีอุบัติเหตุใดๆ. รัสเซียสร้างเรือดำน้ำนิวเคลียร์ชั้น "ALFA" ลำแรกในปี 1970 และสร้างเพิ่มอีก 6 ลำในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 โดยแต่ละลำมีไทเทเนียมหนักประมาณ 3000 ตัน และความลึกในการดำน้ำสูงสุด 914 เมตร มันเบา รวดเร็ว และมีความคล่องตัวที่ดี ตัวอย่างทั่วไปของการใช้ไทเทเนียมบนเรือคือเรือดำน้ำนิวเคลียร์ชั้นไต้ฝุ่นรัสเซียซึ่งมีเปลือกทำจากโลหะไทเทเนียม เนื่องจากความต้องการทางทหาร จึงใช้โครงสร้างตัวถังสองชั้น โครงสร้างสองชั้นใช้ไทเทเนียมร่วมกัน 9000 ตัน ทำให้ไม่เป็นแม่เหล็ก เจาะลึกได้ มีข้อดีคือ ความเร็วที่รวดเร็ว เสียงรบกวนต่ำ และใช้เวลาบำรุงรักษาน้อยลง ความยาวของเรือคือ 172.8 ม. ความกว้างสูงสุดคือ 23.3 ม. ความสูงคือ 42.7 ม. การเคลื่อนตัวของน้ำคือ 232001 ตัน การเคลื่อนตัวใต้น้ำคือ 33800 ตัน ความเร็วใต้น้ำคือ 50 กม. ต่อชั่วโมง ความลึกสูงสุดใต้น้ำคือ 500 ม. และ เวลาจมอยู่ใต้น้ำต่อเนื่องถึง 120 วัน เรือลำนี้เริ่มก่อสร้างในปี 1977 และเข้าประจำการในปี 1981 เรือมีบทบาทสำคัญในกองทัพเรือรัสเซีย

 

2.เรือไทเทเนียมทั้งหมด

 

ในปี 1985 บริษัท Toho Titanium Co., Ltd. ของญี่ปุ่น และ Fujishin Shipbuilding Co., Ltd. ร่วมกันสร้างเรือเร็วไทเทเนียมทั้งหมด "Molizhitian II" ซึ่งได้รับความนิยมอย่างมากในสหรัฐอเมริกามาระยะหนึ่งแล้ว ในปี 1997 เรือเร็ว "Titan Express" ที่ผลิตโดย Nissun Industry Co., Ltd. ได้เปิดตัว ความยาวของเรือประมาณ 12 ม. รูปร่างของตัวถังเป็นเส้นโค้งสามมิติที่สวยงาม ซึ่งสามารถลดแรงต้านทานการแล่นได้ ในปี 1998 และ 1999 บริษัท Eto Shipbuilding Co., Ltd. ได้ผลิตเรือไทเทเนียมทั้งหมด 2 ลำ ได้แก่ "Second Asahi Maru" และ "Shao Maru" ข้อดีคือ น้ำหนักเบา ความเร็วได้เร็ว เครื่องยนต์ขนาดเล็ก ต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ ไม่ต้องเคลือบพื้นผิว และอุปกรณ์ต่อพ่วงทำความสะอาดง่าย ข้อเสียคือต้นทุนวัสดุสูง เทคโนโลยีการผลิตและการประมวลผลที่ยากลำบาก และข้อกำหนดการป้องกันที่เข้มงวด ผลการทดสอบเรือแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเรือ เช่น ความเสถียรของความเร็ว การสั่นสะเทือน และเสียงรบกวน นั้นดีมาก

 

3. เรือดำน้ำลึก เรือกู้ภัย และส่วนประกอบของเรือ

 

สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และฝรั่งเศสได้สร้างเรือดำน้ำลึกอย่างต่อเนื่อง โดยใช้แถบไทเทเนียมอุตสาหกรรมและโลหะผสมไทเทเนียมเพื่อสร้างเปลือกที่ทนทานต่อแรงดัน โลหะผสม Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo ใช้ในการผลิตเปลือกของเรือดำน้ำ American Aivin และ Sea-Clifi โลหะผสม Ti-6Al-4V ELI ใช้สำหรับลูกบอลลอยตัวของ SM97 ของฝรั่งเศส และ Aivin ของอเมริกา ซึ่งเป็น "Deep Sea 2000" ของญี่ปุ่น ซึ่งเป็นเปลือกของเรือกู้ภัยใต้ทะเลลึกของกองทัพเรือสหรัฐฯ (DSRV ) ลูกบอลลอยตัว ฯลฯ

 

4. เรือดำน้ำ "เจียวหลง"

 

เรือดำน้ำมีคนขับ "Jiaolong" ที่ออกแบบและบูรณาการด้วยตนเองลำแรกในประเทศของฉันแสดงไว้ในรูปที่ 2-1 ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2553 การทดลองทางทะเลความสูง 3,759 เมตรได้เสร็จสิ้นลง และในวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2554 เรือ "เจียวหลง" ได้เริ่มต้นอย่างเป็นทางการที่ระดับความลึก 5,180 เมตร งานใต้ทะเลนี้ ความลึกในการดำน้ำนี้หมายความว่า "เจียวหลง" สามารถเข้าถึงก้นทะเลได้มากกว่า 70% ของโลก ความลึกของการออกแบบ "เจียวหลง" อยู่ที่ 7,000 ม. ซึ่งถือเป็นครั้งแรกของโลก และคาดว่าจะดำเนินการทดลองในทะเลที่ระดับ 7,000 ม. ในปี 2555 ขอบเขตของงานครอบคลุม 99.8% ของพื้นที่มหาสมุทรทั่วโลก โครงการดำน้ำลึกแบบมีคนขับในประเทศของฉันกำลังก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง เรือดำน้ำใต้ทะเลลึกถือเป็นจุดสูงสุดของการพัฒนาเทคโนโลยีทางทะเล เช่นเดียวกับโครงการการบินอวกาศที่มีคนขับ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความแข็งแกร่งทางเทคนิคที่ครอบคลุมของประเทศ มีผลงานวิจัยจำนวนมากในสาขาธรณีเคมี ธรณีฟิสิกส์ และชีววิทยาทางทะเล

 

5. โซนาร์โดม

 

โซนาร์โดมโลหะผสมไทเทเนียมมีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมเหนือกว่า และถูกนำมาใช้ในระบบโซนาร์ของเรือรัสเซีย เช่น "เคิร์สค์", "มินสค์" และ "เคียฟ" ตามความต้องการที่แตกต่างกันของการใช้งานใต้น้ำและพื้นผิว โดยพื้นฐานแล้วมีวัสดุซึมผ่านเสียงได้สองประเภทสำหรับแผ่นเปลือกโลกที่เลือกโดยโซนาร์โดมของเรือรบจีนที่ให้บริการอยู่ในปัจจุบัน หนึ่งคือสแตนเลส และอีกประเภทหนึ่งคือไฟเบอร์- ไฟเบอร์กลาสเสริมแรง ในช่วง "แผนห้าปีที่เก้า" ประเทศของฉันได้ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้โลหะผสมไทเทเนียมบนโดมโซนาร์ของเรือ

 

6. ใบพัด

 

วัสดุใบพัดต้องการความแข็งแรงสูง ประสิทธิภาพความล้าที่ดีในตัวกลางน้ำทะเล และความต้านทานต่อการกัดเซาะและการกัดกร่อนแบบคาวิเทชัน โลหะผสมไทเทเนียมสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่ครอบคลุมข้างต้น กองทัพเรือสหรัฐฯ ใช้ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมซุปเปอร์คาวิเทติ้งแบบถอดได้สี่ใบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,500 มม. บนเรือไฮโดรฟอยล์เป็นครั้งแรก ประเทศของเราพัฒนาใบพัดเรือเร็วไฮโดรฟอยล์ในปี 1972 และได้ผลิตใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมหลายแบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 450~1100 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดสามารถอยู่ที่ 1200 มม. และใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมคงที่ซึ่งมีมวล 130 กก. การใช้งานในระยะยาวแสดงให้เห็นว่าอายุการใช้งานของใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมนั้นมากกว่า 5 เท่าของใบพัดโลหะผสมทองแดง

 

7. ปั๊ม วาล์ว และระบบท่อทางทะเล

 

เนื่องจากสภาพการทำงานที่รุนแรงมาก ปั๊ม วาล์ว และท่อบนเรือ ท่อที่ทำจากทองแดงและสแตนเลสจึงมีอายุการใช้งานเพียง 2 ถึง 5 ปี หลังจากเปลี่ยนแล้ว โลหะผสมไทเทเนียมจะทำงานได้ดีและเหมาะสำหรับท่อน้ำทะเลไดนามิกที่มีการไหลสูง มาตรฐานอายุการใช้งานของท่อส่งเรือของรัสเซียกำหนดข้อกำหนดสามปีนั่นคือระยะเวลาในการเข้าสู่ท่าเรือเพื่อการบำรุงรักษาเป็นครั้งแรก (8 ~ 9 ปี) อายุการใช้งานไม่ควรน้อยกว่า 15 ปี การดำเนินงานที่เชื่อถือได้ในช่วง 25 ~ 30 ปี

 

8. เรือขับเคลื่อนด้วยอะตอม

 

รัสเซียใช้แท่งไทเทเนียมอุตสาหกรรมแทนเหล็กกล้าไร้สนิมเพื่อผลิตเครื่องยนต์ไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องทำความเย็นสำหรับเรือ เพื่อเอาชนะความเสียหายจากการกัดกร่อน เครื่องยนต์ไอน้ำไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าของเรือตัดน้ำแข็งพลังงานปรมาณูที่มีอยู่ของรัสเซีย