Les matériaux en titane et en alliage de titane Gr1 dans le navire sur une large gamme d'applications, en plus des effets personnels et des installations de la cabine du navire en dehors de tous les grands équipements, pièces et composants peuvent être utilisés pour les matériaux en titane et en alliage de titane, tels que les systèmes d'information électroniques. , systèmes électriques, systèmes auxiliaires, composants structurels de coque, systèmes de propulsion, etc. Les matériaux étrangers en alliage de titane sont principalement utilisés dans les matériaux structurels de coque, les pompes de navires, les vannes, les pipelines et autres accessoires, les dispositifs motorisés, les échangeurs de chaleur, les condenseurs, les refroidisseurs, les évaporateurs, les dispositifs acoustiques, etc. Les matériaux nationaux en alliage de titane sont principalement utilisés dans les sous-marins profonds, les dispositifs motorisés, les radars embarqués, les équipements électroniques, les fixations, etc.
1. Coque résistante à la pression
Dans le domaine naval, la principale application des coques résistantes à la pression en alliage de titane est les sous-marins et les sous-marins profonds. La résistance spécifique de l'alliage de titane, sa bonne résistance à la corrosion, ses caractéristiques non magnétiques et autres en font un matériau de haute qualité pour la fabrication de coques résistantes à la pression pour les équipements en haute mer.
La Russie est le premier pays à utiliser des coques résistantes à la pression en alliage de titane sur ses sous-marins nucléaires et est également le leader mondial en matière de technologie. Depuis les années 1960, la Russie (ex-Union soviétique) a construit une série de sous-marins en titane. Au début, la Russie a construit le sous-marin nucléaire lance-missiles de croisière en titane n° 661, qui était un bateau d'essai. Plus tard, la Russie a construit sept sous-marins en titane de classe Alpha, un sous-marin de classe Mack et quatre sous-marins de classe Sera. Ces sous-marins nucléaires sont tous de type attaque, dans lesquels la quantité d'alliage de titane utilisée dans les sous-marins en titane de classe "Alpha" atteint 3,000 t. Le sous-marin nucléaire de classe « Typhoon » de fabrication russe est le plus grand sous-marin au monde en termes de volume et de tonnage, et la quantité de titane utilisée atteint 9,000 t. À l'heure actuelle, la dernière génération de sous-marins russes de classe « Nord » est la plus grande au monde en termes de volume et de tonnage. La dernière génération russe de sous-marins nucléaires de classe « Dieu du vent du Nord » utilise également une coque résistante à la pression en alliage de titane.
Recherche sur les alliages de titane et progrès de leurs applications
Une autre application importante de la coque résistante à la pression en alliage de titane est le sous-marin profond. Le submersible habité « Jiaolong » est le submersible habité développé par la Chine, conçu pour une profondeur de plongée maximale de plus de 7 000 mètres. "La coque résistante à la pression du Jiaolong utilise un alliage de titane. À l'heure actuelle, la plupart des principaux submersibles habités au monde avec de grandes profondeurs utilisent un alliage de titane comme matériau de préparation pour la coque résistante à la pression. Par exemple, les États-Unis Alvin et NewAlvin, Le "Jiaolong" de Chine, le Nautile de France, le Shinkai6500 du Japon et d'autres matériaux de coque de submersibles habités à grande profondeur sont des alliages de titane [9]. L'alliage de titane est devenu le matériau préféré pour la coque résistante à la pression des submersibles profonds.
2. Dispositif de propulsion électrique
L'hélice du navire est affectée par l'eau de mer et le climat océanique, le matériau de l'hélice doit avoir une résistance élevée à la fatigue par corrosion et à la cavitation. Comparé à l’alliage de cuivre et à l’acier, l’alliage de titane présente des avantages en termes de résistance à la fatigue par corrosion et à la cavitation. De plus, en raison de la faible densité de l'alliage de titane, lors de la fabrication d'hélices de même taille, la masse des hélices en alliage de titane est faible par rapport à d'autres matériaux couramment utilisés. En conséquence, les navires utilisant des hélices en alliage de titane ont une efficacité de propulsion plus élevée. Combiné à la résistance élevée à la fatigue par corrosion et à la cavitation des hélices en alliage de titane, leur maintenance et leur entretien seront plus faciles, prolongeant ainsi la durée de vie de l'hélice. L'alliage de titane est un matériau idéal pour les hélices navales.
Dès les années 1960, la Russie, la Grande-Bretagne, etc. ont commencé à essayer d'utiliser des hélices en alliage de titane sur leurs navires. Comme la Russie, dans ses sous-marins nucléaires de classe « Alpha » et « Mike », ils ont utilisé des hélices en titane. Les États-Unis ont également embarqué sur un certain nombre de navires utilisant des hélices en titane. Par exemple, l'US Navy dans la classe 50t de chasseur de sous-marins de recherche utilisant un diamètre de 812,8 mm, des hélices à trois pales amovibles en alliage de titane à ultra-vide. Canonnière à grande vitesse "Asheville" utilisant une hélice quadripale en titane à pas variable. Le grand hydroptère militaire américain "Plainview" est utilisé par l'hélice fabriquée en matériau Ti-6Al-4V d'un diamètre de 1,52 m, à quatre pales, amovible, en alliage de titane à ultra-cavitation. La Chine a également développé avec succès une variété d’hélices en alliage de titane et les a utilisées avec succès dans un certain nombre de navires. Par exemple, en 1972, le développement réussi des hélices hydroptères en alliage de titane Ti-5Al-2.5Sn et Ti-6Al-4V a jusqu'à présent été utilisé sur un nombre de navires. Les résultats de nombreuses années d'utilisation montrent que la résistance à la corrosion de l'hélice en alliage de titane, sa durée de vie est 3 fois supérieure à celle de l'hélice en alliage de cuivre traditionnelle.
En plus de l'hélice du navire, des matériaux en alliage de titane sont également utilisés dans le moteur du navire. Comme le brise-glace atomique de fabrication russe utilisant des matériaux en alliage de titane contenant des moteurs à vapeur. L'utilisation d'un dispositif de propulsion électrique en alliage de titane peut faire en sorte que le navire en navigation ne soit pas coupé par les lignes de force magnétiques terrestres et produise un courant d'induction important. De plus, certains navires du dispositif de propulsion à jet d'eau utilisent également des matériaux en alliage de titane, comme le SES-100un bateau d'essai américain et le torpilleur japonais « PT-10 ». Leur dispositif de propulsion à jet d'eau utilisant des pièces forgées industrielles en titane pur et en alliage de titane, réduisant la qualité du dispositif, améliore l'efficacité du dispositif de propulsion à jet d'eau.
3. Pompes, vannes, tuyaux et autres accessoires
L'exigence russe pour l'exploitation des systèmes de tuyauterie sur les navires est que les matériaux de structure doivent garantir une durée de vie de 8 à 9 ans avant la première mise à quai pour réparation, et au moins 15 ans avant le remplacement complet du système. Cette exigence garantit que toutes les classes de navires peuvent être en service effectif pendant 25-30 ans. Les navires opèrent en mer, de sorte que les pompes, vannes, tuyauteries et autres raccords des navires sont exposés aux rigueurs de l'environnement marin.
Le système de tuyauterie des navires civils russes utilise généralement des tuyaux en cuivre M3C, des tuyaux en alliage de cuivre MH-5-1 en fonction de la vitesse d'écoulement de l'eau, tandis que les vannes, pompes et échangeurs de chaleur utilisent des alliages de cuivre. Si la tuyauterie du navire utilise des matériaux en alliage de cuivre, il peut y avoir eu des dommages dus à la corrosion au cours de la deuxième année, il est difficile de répondre aux exigences d'utilisation mentionnées ci-dessus. Afin de répondre aux exigences, il peut être nécessaire d'épaissir l'épaisseur de la tuyauterie, et en même temps, afin d'assurer la vitesse d'écoulement de l'eau, il est nécessaire d'élargir le diamètre de la tuyauterie. Le poids et le coût de l'ensemble du système de tuyauterie du navire augmentent.
Cependant, les pompes, les vannes et les tuyaux des navires de guerre russes sont le plus souvent en alliage de titane. Les navires de guerre sont en service depuis longtemps et leur utilisation a prouvé que les tuyaux, vannes, pompes, échangeurs de chaleur et autres produits en alliage de titane sont très résistants à la corrosion par l'eau de mer et ont une longue durée de vie. Si toute l'utilisation du système de prise d'eau du navire de fabrication de titane peut prolonger considérablement la durée de vie du système et améliorer la fiabilité d'utilisation.
L'US Navy utilise des systèmes de tuyauterie en alliage de titane sur ses navires. Par rapport à la tuyauterie traditionnelle en alliage cuivre-nickel, la résistance à la corrosion de l'alliage de titane, même dans le flux d'eau de mer à grande vitesse (débit de 13 m/s), ne sera pas une corrosion par récurage de l'eau de mer, en particulier pour le milieu de travail pour le mouvement de l'eau de mer. , tuyauterie haute pression et haut débit. Par conséquent, afin d'assurer le même débit d'eau de mer, la haute résistance à la corrosion de l'alliage de titane permet à la conception du pipeline d'être plus fine, le diamètre du tuyau devient plus petit, l'espace qu'il occupe sur le navire devient plus petit, la flexibilité de la disposition de l'amélioration du les coûts de maintenance ont également été réduits. De plus, la faible densité des alliages de titane, qui est environ la moitié de celle des alliages cuivre-nickel, permet la fabrication de masses de tuyauterie plus petites, ce qui entraîne une réduction de la quantité d'équipement utilisée pour supporter la tuyauterie. La charge sur le navire diminue et la consommation de carburant diminue.
4. Appareil acoustique
Les appareils acoustiques à bord du navire peuvent également utiliser des matériaux en alliage de titane, tels que des déflecteurs de sonar, des composants de transducteurs hydroacoustiques, des microphones, des pièces de téléphone et d'autres produits de fabrication. Le sonar est l’équipement le plus efficace pour la détection de cibles sous l’eau. Notre pays utilise principalement de l'acier inoxydable et de la fibre de verre renforcée par des fibres, mais par rapport aux matériaux en alliage de titane, ses performances de transmission du son et sa résistance aux chocs sont relativement faibles. La Russie a appliqué un déflecteur de sonar en alliage de titane au sous-marin nucléaire « Koursk », au porte-avions « Minsk », au porte-avions « Kiev », etc., l'effet réel de détection du sonar est meilleur.
Les navires constituent un élément important de la puissance navale nationale et il est essentiel de choisir d’excellents matériaux pour la construction navale. Le matériau en alliage de titane possède de nombreuses excellentes propriétés et peut être largement utilisé dans la construction navale. La R&D et l'application de l'alliage de titane pour les navires des puissances militaires mondiales se sont développées depuis des décennies, et il existe de nombreux cas réussis d'alliage de titane dans les coques de navires, les dispositifs de propulsion électrique, les pipelines, les sonars, etc. Actuellement, ces pays utilisent encore du titane. alliage pour navires. À l'heure actuelle, ces pays considèrent toujours l'alliage de titane comme un nouveau matériau d'importance stratégique et mettent l'accent sur la recherche et l'application de l'alliage de titane. À l’avenir, il y aura de plus en plus de matériaux en alliage de titane offrant d’excellentes performances et des cas d’application réussis.
