Materiais de titânio em engenharia naval

O titânio e as ligas de titânio têm um desempenho abrangente muito útil, para melhorar o desempenho técnico e tático do equipamento naval, melhorar o nível de equipamento de desenvolvimento de recursos marinhos é de grande importância, portanto, desde a década de 1980, os países desenvolvidos ocidentais começaram a usar materiais de titânio para substituir ligas de CuNi, aço inoxidável e ligas de níquel em seus submarinos convencionais, submarinos nucleares, porta-aviões, navios de superfície e submarinos profundos e outros equipamentos. Fabricar sistemas de energia (geradores de vapor e propulsores de hélice, etc.), através dos sistemas de tubulações marítimas, trocadores de calor, reservatórios resistentes à pressão, sistemas de sonar, tubos de fumaça, sistemas de proteção contra incêndio, bombas e válvulas, sistemas de comunicação e outros equipamentos e componentes, o que prolonga muito a vida útil do equipamento, reduz o custo de manutenção, melhora a segurança, capacidade de carga e manobrabilidade e assim por diante. A Tabela 1 apresenta os componentes típicos das aplicações de liga de titânio em navios dos EUA. Além disso, nos equipamentos de perfuração de petróleo offshore, a liga de titânio começou a ser mais amplamente utilizada para melhorar a segurança e a confiabilidade dos equipamentos de perfuração, reduzir o peso do sistema e os custos de operação e manutenção, e alcançou resultados muito bons.

Este artigo concentra-se no uso de liga de titânio em equipamentos de engenharia naval no país e no exterior, incluindo navios, desenvolvimento de energia offshore, dessalinização de água do mar e edifícios costeiros e marítimos e outros aspectos da situação e desenvolvimento atuais.

Aplicação de materiais de titânio em navios

Casco (resistente à pressão)

A aplicação de liga de titânio como material de estrutura do casco inclui principalmente três aspectos: casco resistente à pressão do submarino, casco resistente à pressão do submarino profundo e casco do navio de superfície.

Cascos resistentes à pressão para submarinos

No casco submarino resistente à pressão com titânio, a antiga União Soviética caminhou na vanguarda do mundo, abriu o uso de materiais de liga de titânio como um casco submarino resistente à pressão do precedente.

Em 1968, a antiga União Soviética (Rússia) construiu o primeiro submarino multifuncional movido a energia nuclear (Papa) em liga de titânio do mundo, com deslocamento de 5.200 toneladas, comprimento de 100 metros e profundidade de 400 metros, o que é um passo revolucionário na aplicação de liga de titânio em estruturas marítimas de grande escala.

De 1974 a 1981, a antiga União Soviética construiu uma série de submarinos movidos a energia nuclear totalmente em titânio (classe Alfa para a OTAN), deslocamento de 2.300 toneladas, comprimento de 80 metros, profundidade de 600 metros, dos quais a dosagem de liga de titânio de cada submarino de 2,000 toneladas ou mais, um total de 7 construídas, dosagem de liga de titânio de mais de 14,000 toneladas.

Em 1983, a antiga União Soviética construiu o maior submarino de propulsão nuclear de titânio "Komsomolets (Komsomolsk)", com um deslocamento de água de 5.880 toneladas, um deslocamento submerso de 8.500 toneladas, comprimento de 117,5 metros, profundidade máxima de 1.200 metros , e o uso de liga de titânio foi de 4,000 toneladas. Infelizmente, o submarino afundou em abril de 1989 devido a um incêndio.

De 1983 a 1992, a União Soviética (Rússia) construiu mais quatro séries "Sierra" de submarinos de ataque multiuso com casco resistente à pressão em liga de titânio, com um deslocamento de 7.200 toneladas (Tipo 945) e 7.600 toneladas (Tipo 945A) em na superfície, e 8.100 toneladas (Tipo 945) e 9.100 toneladas (Tipo 945A) no lado submerso. 9.100 toneladas (945A), comprimento 110 metros, profundidade máxima 750 metros, o número de ligas de titânio utilizadas não é conhecido. Após o colapso da União Soviética, as restrições económicas forçaram os submarinos da classe Sierra a sair de serviço. Fontes dizem que a Rússia reiniciou a manutenção dos submarinos nucleares da classe Sera e começou a recomissioná-los em 2017.

De 1982 a 2000, a antiga União Soviética (Rússia) construiu 15 submarinos de mísseis balísticos nucleares da classe Akula, com deslocamento submerso de 12.800 toneladas, comprimento de 110 metros e profundidade máxima de 600 metros, que é atualmente o principal submarino da Marinha Russa.

De 1986 a 2000, a antiga União Soviética (Rússia) também construiu 14 submarinos nucleares da classe "Oscar" e 6 submarinos nucleares da "classe Typhoon", respectivamente, com um deslocamento submerso de mais de 19,000 toneladas e 48,000 toneladas, comprimento de 155 metros e 171 metros, profundidade de 500 metros e 171 metros, respectivamente. metros, a profundidade de 500 metros e 400 metros, dos quais, a classe Typhoon para a antiga União Soviética (Rússia), os maiores submarinos nucleares de mísseis balísticos, a quantidade de material de liga de titânio para cada navio atingiu impressionantes 9.000 toneladas de mais do que a atual produção anual de produção de material de processamento de titânio da China de cerca de 20%.

Com a dissolução da antiga União Soviética, a Rússia usou liga de titânio como um invólucro resistente à pressão, a fabricação de submarinos movidos a energia nuclear em um longo período de tempo foi colocada em espera ou não de acordo com o plano original para construir a conclusão da construção , mas com a recuperação gradual da economia e das necessidades políticas da Rússia, a Rússia em 2000 ou mais e reabriu o casco resistente à pressão de liga de titânio do projeto de fabricação e restauração de submarinos nucleares.

O submarino de ataque com propulsão nuclear da classe Yasen foi construído e lançado em 2010 após um atraso na entrega devido a problemas de financiamento desde o início da construção em 1993. O submarino também utiliza estrutura de casco duplo de titânio, deslocamento submerso de 13.800 toneladas, comprimento de 120 metros, profundidade de 600 metros, planeja construir 12. Entrega em 2010 para a Marinha, codinome AS{11}}submarino de ataque nuclear multiuso classe é atualmente o desempenho mais notável de submarinos nucleares em nome do deslocamento submerso de 2, 000 toneladas, comprimento de 71 metros, largura de 8 metros, velocidade máxima submersa de 45 nós (cerca de 90%), velocidade máxima do submarino submerso. A velocidade máxima submersa chega a 45 nós (cerca de 90Km/h), e a profundidade máxima pode chegar a 6.000 metros. O submarino ainda adota a estrutura de casco duplo comumente usada em submarinos russos, mas para atingir a profundidade de mergulho projetada, o casco externo ainda é de liga de titânio, enquanto o casco interno é feito de seis enormes conchas esféricas de liga de titânio conectadas para suportar a enorme pressão do fundo do mar.

A antiga União Soviética (Rússia) formou um casco submarino perfeito resistente à pressão com tecnologia de material de liga de titânio e aplicação de sistema tecnológico, mas também pagou um preço alto por isso, por exemplo, de 1960 a 1970, os cientistas da ex-União Soviética gastaram 10 anos para resolver o problema da tecnologia de soldagem de ligas de titânio. Atualmente, as principais ligas de titânio usadas nos cascos resistentes à pressão dos submarinos russos são dois tipos de ligas de titânio: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) e Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). As ligas de titânio usadas nos cascos externos resistentes à pressão dos submarinos de ataque multiuso da classe 210- e seus seis cascos esféricos internos resistentes à pressão são ligas de titânio de alto desempenho recentemente desenvolvidas, cujas qualidades e composições químicas específicas são não conhecido.