Materiały tytanowe w inżynierii morskiej

Tytan i stopy tytanu mają bardzo przydatne wszechstronne działanie, poprawiają parametry techniczne i taktyczne sprzętu morskiego, zwiększają poziom rozwoju zasobów morskich. Sprzęt ma ogromne znaczenie, dlatego od lat 80. zachodnie kraje rozwinięte zaczęły używać materiałów tytanowych do zastąpienia stopów CuNi, stali nierdzewnej i stopów niklu w konwencjonalnych okrętach podwodnych, atomowych okrętach podwodnych, lotniskowcach, statkach nawodnych i głębokich łodziach podwodnych oraz innym sprzęcie. Produkcja systemów zasilania (generatory pary i pędniki śrubowe itp.), poprzez rurociągi morskie, wymienniki ciepła, płaszcze ciśnieniowe, systemy sonarowe, rury dymowe, systemy przeciwpożarowe, pompy i zawory, systemy łączności oraz inny sprzęt i komponenty, co znacznie wydłuża żywotność sprzętu, zmniejsza koszty konserwacji, poprawia bezpieczeństwo, nośność i zwrotność i tak dalej. Tabela 1 przedstawia typowe komponenty stosowane w stopach tytanu na statkach amerykańskich. Ponadto w przybrzeżnych urządzeniach wiertniczych zaczęto szerzej stosować stop tytanu w celu poprawy bezpieczeństwa i niezawodności sprzętu wiertniczego, zmniejszenia masy systemu oraz kosztów eksploatacji i konserwacji, uzyskując bardzo dobre wyniki.

W artykule skupiono się na zastosowaniu stopu tytanu w sprzęcie inżynierii morskiej w kraju i za granicą, w tym na statkach, rozwoju energetyki morskiej, odsalaniu wody morskiej oraz budynkach przybrzeżnych i morskich, a także innych aspektach obecnej sytuacji i rozwoju.

Zastosowanie materiałów tytanowych na statkach

(Odporny na ciśnienie) kadłub

Zastosowanie stopu tytanu jako materiału na konstrukcję kadłuba obejmuje głównie trzy aspekty: odporny na ciśnienie płaszcz łodzi podwodnej, odporny na ciśnienie płaszcz głębokiej łodzi podwodnej i powłoka statku nawodnego.

Odporne na ciśnienie kadłuby okrętów podwodnych

W podwodnej odpornej na ciśnienie skorupie z tytanu, były Związek Radziecki wszedł na pierwszy plan na świecie, otworzył zastosowanie materiałów ze stopu tytanu jako precedensowej odpornej na ciśnienie powłoki podwodnej.

W 1968 roku były Związek Radziecki (Rosja) zbudował pierwszy na świecie wielofunkcyjny okręt podwodny o napędzie atomowym (Papa) ze stopu tytanu, o wyporności 5200 ton, długości 100 metrów i głębokości 400 metrów, co stanowi rewolucyjny krok w zastosowaniu stopu tytanu do konstrukcji morskich na dużą skalę.

W latach 1974–1981 były Związek Radziecki zbudował serię okrętów podwodnych o napędzie atomowym o całkowicie tytanowym kadłubie (klasa Alfa dla NATO) o wyporności 2300 ton, długości 80 metrów i głębokości 600 metrów, z czego dozowanie stopu tytanu w każdej łodzi podwodnej z 2,000 ton, łącznie 7 zbudowanych, stopów tytanu w dawce ponad 14,000 ton.

W 1983 roku były Związek Radziecki zbudował największy okręt podwodny o napędzie atomowym z tytanowym korpusem „Komsomolec (Komsomolsk)”, o wyporności 5880 ton, wyporności w zanurzeniu 8500 ton, długości 117,5 metra i maksymalnej głębokości 1200 metrów , a zużycie stopu tytanu wyniosło 4,000 ton. Niestety, łódź podwodna zatonęła w kwietniu 1989 roku w wyniku pożaru.

W latach 1983–1992 Związek Radziecki (Rosja) zbudował cztery kolejne serie „Sierra” wielozadaniowych okrętów podwodnych o napędzie atomowym o kadłubie odpornym na ciśnienie ze stopu tytanu i o wyporności 7200 ton (typ 945) i 7600 ton (typ 945A) na na powierzchni oraz 8100 ton (typ 945) i 9100 ton (typ 945A) po stronie zanurzonej. 9100 ton (945A), długość 110 metrów, maksymalna głębokość 750 metrów, liczba zastosowanych stopów tytanu nie jest znana. Po upadku Związku Radzieckiego ograniczenia ekonomiczne zmusiły okręty podwodne klasy Sierra do wycofania z eksploatacji. Źródła podają, że Rosja wznowiła konserwację atomowych okrętów podwodnych klasy Sera i rozpoczęła ich ponowne oddanie do użytku w 2017 roku.

W latach 1982–2000 były Związek Radziecki (Rosja) zbudował 15 okrętów podwodnych klasy Akula o wyporności 12 800 ton, długości 110 metrów i maksymalnej głębokości 600 metrów, co jest obecnie głównym okręt podwodny rosyjskiej marynarki wojennej.

W latach 1986–2000 były Związek Radziecki (Rosja) zbudował także odpowiednio 14 atomowych okrętów podwodnych klasy „Oscar” i 6 „klasy Typhoon” o wyporności w zanurzeniu ponad 19,000 ton i 48,000 ton, długość odpowiednio 155 metrów i 171 metrów, głębokość 500 metrów i 171 metrów. metrów, głębokość 500 metrów i 400 metrów, z czego klasa Typhoon dla byłego Związku Radzieckiego (Rosja), największe atomowe okręty podwodne z rakietami balistycznymi, ilość materiału ze stopu tytanu na każdy statek osiągnęła oszałamiającą liczbę 9000 ton więcej niż obecna roczna produkcja materiałów do obróbki tytanu w Chinach o około 20%.

Wraz z rozpadem byłego Związku Radzieckiego, Rosja użyła stopu tytanu jako odpornego na ciśnienie pocisku, a produkcja okrętów podwodnych o napędzie atomowym na długi okres czasu została wstrzymana lub nie została zgodnie z pierwotnym planem zbudowana, dokończenie budowy , ale wraz ze stopniową odbudową gospodarki Rosji i potrzeb politycznych, Rosja mniej więcej w 2000 r. ponownie otworzyła odporny na ciśnienie kadłub ze stopu tytanu w ramach projektu produkcji i renowacji atomowych łodzi podwodnych.

Atakowy okręt podwodny o napędzie atomowym typu Yasen został zbudowany i zwodowany w 2010 roku po opóźnieniu w dostawie spowodowanym problemami finansowymi od rozpoczęcia budowy w 1993 roku. Okręt podwodny wykorzystuje również tytanową konstrukcję podwójnego kadłuba, wyporność podwodna 13 800 ton, długość 120 metrów, głębokość 600 metrów, plany budowy 12. 2010 Dostarczenie Marynarce Wojennej wielozadaniowego okrętu podwodnego do ataku nuklearnego o kryptonimie AS-12 210-klasy jest obecnie najwybitniejszym osiągnięciem nuklearnych okrętów podwodnych na rzecz zanurzonego wyporności 2, 000 ton, długość 71 metrów, szerokość 8 metrów, maksymalna prędkość w zanurzeniu 45 węzłów (około 90%), maksymalna prędkość zanurzonego okrętu podwodnego. Maksymalna prędkość w zanurzeniu sięga 45 węzłów (około 90 km/h), a maksymalna głębokość może sięgać 6000 metrów. Okręt podwodny nadal wykorzystuje konstrukcję podwójnego kadłuba powszechnie stosowaną w rosyjskich okrętach podwodnych, ale aby osiągnąć zaprojektowaną głębokość nurkowania, kadłub zewnętrzny nadal jest kadłubem ze stopu tytanu, podczas gdy kadłub wewnętrzny jest wykonany z sześciu ogromnych sferycznych skorup ze stopu tytanu połączonych w celu wytrzymywania ogromne ciśnienie głębinowe.

Były Związek Radziecki (Rosja) stworzył doskonały, odporny na ciśnienie korpus łodzi podwodnej, wykorzystując technologię materiałów ze stopu tytanu i zastosowanie systemu technologicznego, ale zapłacił za to wysoką cenę, na przykład w latach 1960–1970 naukowcy z byłego Związku Radzieckiego spędzili 10 lat na rozwiązanie problemu technologii spawania stopów tytanu. Obecnie głównymi stopami tytanu stosowanymi w odpornych na ciśnienie kadłubach rosyjskich okrętów podwodnych są dwa rodzaje stopów tytanu: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) i Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). Stopy tytanu stosowane w zewnętrznych odpornych na ciśnienie kadłubach wielozadaniowych okrętów podwodnych szturmowych klasy 210- oraz ich wewnętrznych sześciu odpornych na ciśnienie kadłubach kulistych to nowo opracowane, wysokowydajne stopy tytanu, których specyficzne gatunki i skład chemiczny są określone nieznany.