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  • 发布时间:2018-11-08   来源:钛锆铪工业网  点击量:105

    载人深潜器耐压壳体

    钛合金作为耐压壳体材料,已经在世界各国的载人深潜器中得到越来越广泛的应用。

    早在1972年,美国用Ti-6A1-2Nb-1Ta-0.8Mo钛合金代替HY-100钢制作了“阿尔文”号深潜器耐压壳体,其钛合金板厚度为49mm,尺寸为7.72m×3.04m×2.4m,并用Ti-6Al-4V钛合金做深潜器的浮力球和高压气瓶。采用这些钛材部件之后,深潜器的下潜深度由1868m增加到3658m,几乎增加一倍。此后,美国海军又用Ti-6A1-7Nb-1Ta-0.8Mo钛合金建造了“海崖”号深潜器,其下潜深度达6000m,所用钛材部位有耐压壳体扩大到骨架、绞盘罩和紧固件等。

    1978~1981年间,日本建造了“深海2000”深海载人潜水调查船,它装备有4个Ti-6A1-4V ELI 合金椭球形压力容器,其半球部分用厚36mm的钛板制造,圆筒部分用厚100mm的钛板制造,采用材料符合AMS4907C标准;深潜器的外骨架使用纯钛挤压型材,符合ASTM B348 标准。在上世纪90年代,日本又建造了“深海6500”号调查船,其Ti-6A1-4V壳体尺寸达9.5m×2.7m×3.2m,下潜深度达6500m,法国先后建造了下潜深度超过6000m的“SM97”号潜水调查船和半球状海底实验室(直径2.1m),其耐压壳体均采用Ti-6A1-4V合金。

    从2002年开始,我国用钛合金(TC4)建造“蛟龙”号载人深潜器,该深潜器的耐热壳体内径尺寸为2.1m,深潜器重22.9吨,最大下潜深度为7000m,可探测世界99.8%的海域。2012年,“蛟龙号”试航成功,使我国进入了世界深潜器设计、制造先进国家行列。

    “蛟龙”号深潜器的钛壳体为我国自主设计,然而却委托国外进行加工,这反映出我国在高端钛材生产和加工技术上存在重大差距。

    钛合金材料作为载人深潜器的耐压壳体材料已经被世界各国接受,成为载人深潜器耐压壳体的最佳选择。钛合金与传统的高强度钢相比,在相同体积和相同潜深情况下,可以提供更加富裕的浮力。

    目前,载人深潜器耐压壳体普遍选择球形结构,直径一般为2m左右,其制作一般采用两种成型方式。一种为瓜瓣式组焊,即先将钛合金板材加工成若干个瓜瓣形状,然后将瓜瓣组焊成为两个半球,再将两个半球进行组焊成为球体;另外一种方式为半球式组焊,即将钛合金板材直接冲压成半球,然后将两个半球组焊成为一个球体。

    船舶外壳

    钛合金由于其优异的耐海水腐蚀性能及抗冲击性能,使其成为高性能船舶(或特种船舶)壳体的理想材料。日本开辟了船舶外壳用钛合金的先河。

    1985年,由日本东邦钛金属公司和腾新造船厂共同制造了一艘名为“Mariskiten”的竞技快艇,全船长17m,宽4m,高度2.5m,重量为2.8吨。该船从船体到框架均使用钛合金制造,其中船底使用4~15mm厚的钛板,甲板使用2.5mm的钛板。

    1997年,由日本日生公司制造了长度为12.5m,宽度4.06m,高度2.4m,重量5.3吨的“Titan Lady”帆船,其船体使用的钛合金为2号纯钛,而船舵、舵轴以及推进器等使用Ti-6Al-4V合金。

    1998年和1999年,由日本新日铁和江藤造船所分别制造了两艘钛制渔船,长度分别达到了12.5m和14m,重量均为4.6吨,所有构件和框架均用钛合金材料制造,使用钛合金材料重量约为3吨。由此,标志着日本船体用钛合金材料及技术均取得突破性进展,得到了许多宝贵的钛合金材料制备、加工、成型和焊接经验。

    钛合金材料用于制造船体及相关承力结构件,具有非常巨大的优势。随着钛合金成本的进一步降低、钛加工成型和焊接技术的不断提高,船体结构采用钛合金将是一个大的趋势。


    钛材料在海洋工程中的应用(二)
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