鈦合金在船舶海水管系的應(yīng)用

1、鈦合金在船舶海水官系的應(yīng)用船舶海水管路是船舶推進(jìn)保障系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)保障系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的重要組 成部分，對(duì)保障船舶動(dòng)力裝置、輔助機(jī)械和設(shè)備的正常工作具有重要作用。管系 的漏損對(duì)船舶的影響近次與主機(jī)，占第二位。多年以來(lái)，我國(guó)的船舶海水管系以銅制設(shè)計(jì)為主，從2000年以來(lái)，耐腐蝕 性能優(yōu)良的B10合金替代原來(lái)的紫銅在船舶海水管系中大量應(yīng)用，大大改善了我 國(guó)船舶海水管系的腐蝕破損問(wèn)題。但隨著我國(guó)遠(yuǎn)洋戰(zhàn)略的實(shí)施和船舶行業(yè)的發(fā)展， 海水管系的腐蝕問(wèn)題依然嚴(yán)峻。B10合金的極限設(shè)計(jì)流速為3.6m/s，無(wú)法滿足現(xiàn) 代船舶高海水流速的要求。B10合金海水管路設(shè)計(jì)時(shí)不同海水系統(tǒng)對(duì)應(yīng)有不同的 流速限制，而部分管道關(guān)閉

2、造成局部管道實(shí)際流速超出設(shè)計(jì)流速的情況時(shí)有發(fā)生。 另外在海水管系方向發(fā)生改變的部位，管路內(nèi)海水實(shí)際流速通常也會(huì)超出設(shè)計(jì)流 速。同時(shí)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)對(duì)海水造成的污染也不斷加劇，對(duì)海水管 路的耐腐蝕性能提出了更高的要求。以上幾種情況導(dǎo)致海水管系的腐蝕問(wèn)題依然 突出。鈦合金具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能，被稱為“海洋金屬”。具有低比重、力 學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。同時(shí)鈦合金具有優(yōu)良的耐沖刷腐蝕性能（見圖1），作為海 水管系使用，服役期限不少于40年。粉憎到盛海冰恭速m/=圖1不同海水流速下材料耐腐蝕性能由于鈦合金同時(shí)具有較高的強(qiáng)度，可以使管材的壁更薄，從而減輕管系的 重量。世界各國(guó)都非常重視鈦合金在海

3、水管路上的應(yīng)用研究工作。俄羅斯和美國(guó) 已成功將鈦合金應(yīng)用于各類動(dòng)力的潛艇、水面艦船。如美國(guó)海軍對(duì)薄壁鈦合金管 從費(fèi)效角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，作為水面艦船海水管系的候選管材，鈦合金可以減輕管路 的腐蝕和沖刷破壞，但鈦合金與其它材料的電偶不匹配，材料之間的電絕緣造價(jià) 較高。鈦合金在海水中的腐蝕電位較高，容易造成與之相連的其它金屬的加速腐 蝕，因此，鈦合金在海水管路中使用時(shí)，必須加強(qiáng)電絕緣防護(hù)。以避免海水管系 中、海水管系與船體間的電偶腐蝕發(fā)生。通常采用的方法是電絕緣連接，即用各 種惰性材料（包括密封材料）制成墊片、套管，插入法蘭連接中，使兩法蘭陰極 之間的導(dǎo)電通路被斷開。近年來(lái)，鈦合金的絕緣防護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展

4、，如熱氧化、 陽(yáng)極氧化、微孤氧化等技術(shù)已有較好的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。這些新技術(shù)的發(fā)展 和應(yīng)用為鈦合金在海水管路的應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。鈦合金具有良好的生物兼容性，在海水管系的應(yīng)用時(shí)，易生長(zhǎng)海生物造成管徑減 小，甚至堵塞（如圖2），從而影響系統(tǒng)運(yùn)行。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已有單位開 展系統(tǒng)的研究工作。目前常用的有涂防污漆、電解銅鋁防污和電解氯氣防污等手 段。因目前國(guó)內(nèi)采用鈦合金海水管系的船舶較少，以上幾種方法的應(yīng)用實(shí)踐較少。 其中電解氯氣防污在濱海電廠的鈦合金管路得到較多應(yīng)用，使用效果良好。圖2被海生物堵塞的鈦合金管路鈦合金在海水管系的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的工程，除了管材材料規(guī)格齊全和電 絕緣技術(shù)成熟，還要有防污技術(shù)、泵閥、管件材料制備技術(shù)、成熟的焊接技術(shù)等 配套產(chǎn)品的工藝技術(shù)儲(chǔ)備。目前，國(guó)內(nèi)已制備了鈦合金管件的國(guó)標(biāo)和船用標(biāo)準(zhǔn)， 也有部分廠家具備了多種規(guī)格鈦合金管件的供貨能力，國(guó)內(nèi)船舶海水管路中采用 鈦合金閥門的型號(hào)僅有很少的小型船只，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，相關(guān)的設(shè)計(jì)和研究工作 開始也較晚，尚無(wú)法為大規(guī)模應(yīng)用提供足夠的技術(shù)和供貨保障。鈦合金海水管系 所需的焊接技術(shù)