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鈦板及鈦合金在船舶方面的應用

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-5-11 14:09:37
鈦的耐蝕性好,密度小,強度高,耐海水腐蝕,機械加工、焊接性能良好,且焊后不需要熱處理,無熱影響區脆化問題,作為船用材料有著廣闊的前景。雖然目前用量很少,但是已經有制船舶的實例,并獲得了很高的評價。鈦業界今后應努力降低鈦的成本和加工費用,積極編著鈦設計標準和加工及造船技能知識等,促進鈦的應用。
 
鈦與鋼鐵相比歷史非常短,至今還沒超過100年.但是鈦的資源卻十分豐富,以下TiO2的形式存在于礦石之中,其儲量排在Al、Fe、Mg之后,居第4位。最早的鈦船是前蘇聯在1978年一1983年制造的初級攻擊型核潛艇,據推測承壓船殼就是用鈦制造的。這艘潛艇水上排水量為2800t,水下排水量為3600t,潛水深度為600m。最早的民用鈦船是由東邦鈦公司和藤新造船所協力制造的競技快艇,于1985年5月下水,在外國注冊登記。這艘快艇長17m,寬4m,高2.5m,重2.8t。除了船艙用鋼化塑料(FRP)以外,其它從框架到船體全部用鈦制造。根據必要的強度計算,船底選用了4mm—15mm厚鈦板,甲板使用厚度為2.5mm的純鈦板,階梯、駕駛盤,還有舵軸也都是用鈦棒制的。
 
鈦船的優點:
1.船體輕。鈦的密度為4.5g/cm3,比Fe的7.9g/cm3小,比純AL的2.7g/cm3和FRP的(1.1—1.2)g/cm3大。但是由于鈦的抗拉強度高,比強度也高,因此,可以減輕船的質量。例如,根據設計要求,如果是純鋁船底板,厚則必須達到5mm,而用Ti有2.5mm就夠了,同樣大小的船,鈦制的船體質量是FRP的30%,比鋁合金輕10%。由于鈦船表面不需要噴涂防銹涂料,因此還省去了涂料的質量。 
2.航速提高。由于船輕,船載發動機就可能小型化。據計算,同樣形狀的船,鈦制船的發動機比鋁合金制的船發動機要小15%.如果使用相同的發動機,則航速可以提高15%。另外,船表面無涂料與水直接接觸,也減小了與水的摩擦系數,從而提高了船的速度。
3.燃料費用和CO2生成量減少。鈦船的質量輕和高航速使得單位質量、單位航行距離燃料費用大幅度下降。這不僅僅是航行經費的減少,而且還減少了CO2生成量,對防止已成為國際性問題的地球暖化是十分有效的。
4.耐蝕性。鈦板在海水中如同pt一樣耐腐蝕。因此就不需要噴涂防蝕涂料。FRP雖然也不生銹,但海洋生物易附著在其上,很難去掉。鋁合金船易腐蝕,而且也易附著海洋生物,難除去。因此,FRP船和Al合金船的船體和船底都必須涂敷防蝕和防止海洋微生物附著的涂料。Ti與Cu、Zn等金屬相比沒有毒性,貝類和海草等海洋生物更易附著在鈦上。船靜止的時候,貝類和海草的生長速度非常快,但卻不腐蝕金屬鈦,表面也很光滑,非常容易剝離。在船靜止時附著在船的推進器上的水草和貝類,在推進器旋轉時與水摩擦就會脫落。盡管鈦金屬幾乎不需要防蝕涂料,但是以裝飾和標識為目的船用涂料研究還應開展起來。
5.廢船的再生利用。FRP船的廢品很難回收利用,至今還沒有找到一種簡單而實用的方法。而鈦船同鋁制船一樣,廢品可以回收再利用,利于環境保護。
6.優良的穩定性。鈦船即使在惡劣的天氣下也很少出現縱向和橫向的搖晃,這是坐過Ti船的人共同感受。www.dtjoud.co所對鈦船的調查表明,鈦船航行急轉彎時船體很少傾斜;給左右船舷中的任一邊加油也能保持平衡而不傾斜。這是由于鈦船輕,重心低的緣故。鈦船中,高速行駛,也能穩定地航行。
7.噪音、振動小。鈦船的船底為2.5mm鈦板,船側為2.2mm鈦板,都很薄,不必擔心振動。空轉時噪音小,航行時來自波浪的沖擊引起的振動也不大,這是對鈦制快艇調查結果。
8.壽命長。木制船的法定使用年限為5年,FRP船為7年,鋼和鋁船為9年。而Ti金屬耐海水、河水腐蝕可以同pt相比,因此,可以說是半永久性的,板厚設計根本不需要考慮腐蝕減薄情況。從實際調查結果推測,Ti船的法定使用年限要比鋼、鋁船長得多,實際壽命將更長。
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