Materiali di titanio nell'ingegneria navale

Il titanio e le leghe di titanio hanno prestazioni complete molto utili, per migliorare le prestazioni tecniche e tattiche delle attrezzature navali, migliorare il livello delle attrezzature per lo sviluppo delle risorse marine è di grande importanza, quindi, dagli anni '80, i paesi occidentali sviluppati hanno iniziato a utilizzare materiali in titanio per sostituire le leghe CuNi, l'acciaio inossidabile e le leghe di nichel nei sottomarini convenzionali, sottomarini nucleari, portaerei, navi di superficie, sottomarini di profondità e altre attrezzature. Produzione di sistemi di alimentazione (generatori di vapore e propulsori a elica, ecc.), attraverso sistemi di tubazioni marine, scambiatori di calore, gusci resistenti alla pressione, sistemi sonar, tubi di fumo, sistemi di protezione antincendio, pompe e valvole, sistemi di comunicazione e altre apparecchiature e componenti, che prolunga notevolmente la durata dell'attrezzatura, riduce i costi di manutenzione, migliora la sicurezza, la capacità di carico e la manovrabilità e così via. La tabella 1 fornisce i componenti tipici delle applicazioni delle leghe di titanio sulle navi statunitensi. Inoltre, nelle attrezzature per la trivellazione petrolifera offshore, la lega di titanio ha iniziato ad essere utilizzata più ampiamente per migliorare la sicurezza e l'affidabilità delle attrezzature di trivellazione, ridurre il peso del sistema e i costi operativi e di manutenzione e ottenere ottimi risultati.

Questo documento si concentra sull'uso della lega di titanio nelle apparecchiature di ingegneria navale in patria e all'estero, comprese le navi, lo sviluppo di energia offshore, la desalinizzazione dell'acqua di mare e gli edifici costieri e marini e altri aspetti della situazione e dello sviluppo attuali.

Applicazione di materiali in titanio nelle navi

Scafo (resistente alla pressione).

L'applicazione della lega di titanio come materiale per la struttura dello scafo comprende principalmente tre aspetti: guscio resistente alla pressione del sottomarino, guscio resistente alla pressione del sottomarino profondo e guscio della nave di superficie.

Scafi resistenti alla pressione per sottomarini

Nel guscio sottomarino resistente alla pressione con titanio, l'ex Unione Sovietica è stata in prima linea nel mondo, ha aperto l'uso di materiali in lega di titanio come guscio sottomarino resistente alla pressione del precedente.

Nel 1968, l'ex Unione Sovietica (Russia) costruì il primo sottomarino multiuso a propulsione nucleare (Papa) in lega di titanio, con un dislocamento di 5.200 tonnellate, una lunghezza di 100 metri e una profondità di 400 metri, che è un passo rivoluzionario nell’applicazione della lega di titanio a strutture marine su larga scala.

Dal 1974 al 1981, l'ex Unione Sovietica costruì una serie di sottomarini a propulsione nucleare con guscio interamente in titanio (classe Alfa della NATO), dislocamento di 2.300 tonnellate, lunghezza di 80 metri, profondità di 600 metri, di cui il dosaggio in lega di titanio di ciascun sottomarino di 2,000 tonnellate in più, per un totale di 7 costruiti, dosaggio in lega di titanio di oltre 14,000 tonnellate.

Nel 1983, l'ex Unione Sovietica costruì il più grande sottomarino a propulsione nucleare con guscio di titanio "Komsomolets (Komsomolsk)", con un dislocamento in acqua di 5.880 tonnellate, un dislocamento in immersione di 8.500 tonnellate, una lunghezza di 117,5 metri, una profondità massima di 1.200 metri. , e l'uso della lega di titanio ammontava a 4,000 tonnellate. Purtroppo il sottomarino affondò nell'aprile del 1989 a causa di un incendio.

Dal 1983 al 1992, l'Unione Sovietica (Russia) costruì altre quattro serie "Sierra" di sottomarini multiuso a propulsione nucleare con scafo resistente alla pressione in lega di titanio, con un dislocamento di 7.200 tonnellate (Tipo 945) e 7.600 tonnellate (Tipo 945A) su in superficie, e 8.100 tonnellate (Tipo 945) e 9.100 tonnellate (Tipo 945A) sul lato sommerso. 9100 tonnellate (945A), lunghezza 110 metri, profondità massima 750 metri, non si conosce il numero di leghe di titanio utilizzate. Dopo il crollo dell’Unione Sovietica, i vincoli economici costrinsero i sottomarini della classe Sierra a mettere fuori servizio. Fonti affermano che la Russia ha riavviato la manutenzione dei sottomarini nucleari di classe Sera e ha iniziato a rimetterli in servizio nel 2017.

Dal 1982 al 2000, l’ex Unione Sovietica (Russia) ha costruito 15 sottomarini nucleari con missili balistici di classe Akula, con un dislocamento sommerso di 12.800 tonnellate, una lunghezza di 110 metri e una profondità massima di 600 metri, che rappresenta attualmente il principale sottomarino della Marina russa.

Dal 1986 al 2000, anche l'ex Unione Sovietica (Russia) ha costruito rispettivamente 14 sottomarini nucleari della classe "Oscar" e 6 della "classe Typhoon", con un dislocamento sommerso di oltre 19,000 tonnellate e 48,000 tonnellate, lunghezza di 155 metri e 171 metri, profondità di 500 metri e 171 metri, rispettivamente. metri, la profondità di 500 metri e 400 metri, di cui la classe Typhoon per l'ex Unione Sovietica (Russia), i più grandi sottomarini nucleari con missili balistici, la quantità di materiale in lega di titanio per ciascuna nave ha raggiunto l'incredibile cifra di 9.000 tonnellate di più rispetto all'attuale produzione annua della Cina di produzione di materiali per la lavorazione del titanio di circa il 20%.

Con la dissoluzione dell'ex Unione Sovietica, la Russia ha utilizzato la lega di titanio come guscio resistente alla pressione e la produzione di sottomarini a propulsione nucleare per un lungo periodo di tempo è stata sospesa o non è stata completata secondo il piano originale di costruzione. , ma con la graduale ripresa dell'economia e delle esigenze politiche della Russia, la Russia nel 2000 circa ha riaperto lo scafo resistente alla pressione in lega di titanio del progetto di produzione e restauro del sottomarino nucleare.

Il sottomarino d'attacco a propulsione nucleare di classe Yasen è stato costruito e varato nel 2010 dopo un ritardo nella consegna dovuto a problemi di finanziamento dall'inizio della costruzione nel 1993. Il sottomarino utilizza anche una struttura a doppio scafo in titanio, dislocamento sommerso di 13.800 tonnellate, lunghezza di 120 metri, profondità di 600 metri, progetto di costruzione per il 12. consegna alla Marina nel 2010, nome in codice AS-12 210-sottomarino d'attacco nucleare multiuso di classe AS è attualmente la prestazione più eccezionale dei sottomarini nucleari per conto dello spostamento sommerso di 2, 000 tonnellate, lunghezza 71 metri, larghezza 8 metri, velocità massima in immersione di 45 nodi (circa il 90%), la velocità massima del sottomarino in immersione. La velocità massima in immersione raggiunge i 45 nodi (circa 90Km/h), e la profondità massima può raggiungere i 6000 metri. Il sottomarino adotta ancora la struttura a doppio scafo comunemente usata nei sottomarini russi, ma per raggiungere la profondità di immersione progettata, lo scafo esterno è ancora in lega di titanio, mentre lo scafo interno è costituito da sei enormi gusci sferici in lega di titanio collegati per resistere l’enorme pressione delle profondità marine.

L’ex Unione Sovietica (Russia) ha formato un perfetto guscio sottomarino resistente alla pressione con la tecnologia dei materiali in lega di titanio e l’applicazione del sistema tecnologico, ma ha anche pagato un prezzo elevato per questo, ad esempio, dal 1960 al 1970, gli scienziati dell’ex Unione Sovietica hanno speso 10 anni per risolvere il problema della tecnologia di saldatura delle leghe di titanio. Attualmente, le principali leghe di titanio utilizzate negli scafi resistenti alla pressione dei sottomarini russi sono due tipi di leghe di titanio: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) e Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). Le leghe di titanio utilizzate negli scafi esterni resistenti alla pressione dei sottomarini d'attacco multiuso della classe 210- e nei loro sei scafi sferici interni resistenti alla pressione sono leghe di titanio ad alte prestazioni di nuovo sviluppo, le cui qualità e composizioni chimiche specifiche sono non conosciuto.