鈦(tai)材是(shi)海洋環境中最理想的材料，使用鈦(tai)材可(ke)使海軍(jun)艦船及裝備(bei)大(da)大(da)提(ti)高戰斗(dou)力(li)、降低維護(hu)成本、延長使用壽命、提(ti)高隱(yin)蔽性(xing)。俄、美、中國海軍(jun)已將鈦(tai)材廣泛應用于(yu)深潛器、水下(xia)潛艇(ting)、水面艦艇(ting)、艦船等(deng)裝備(bei)的耐(nai)壓(ya)殼體、海水管路系統、上層建筑及其他部件等(deng)。

耐壓殼體

國(guo)內外深(shen)(shen)潛(qian)(qian)器(qi)(qi)載(zai)人球殼(ke)選(xuan)用(yong)鈦(tai)材牌(pai)(pai)號(hao)主要有 Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4VELI(對應國(guo)內牌(pai)(pai)號(hao) TC4、 TC4ELI)。很多深(shen)(shen)潛(qian)(qian)器(qi)(qi)載(zai)人球殼(ke)前期選(xuan)用(yong)鋼材，但后(hou)期都采用(yong)鈦(tai)材替代(dai)，既可(ke)以(yi)減輕重量，增(zeng)加(jia)下(xia)(xia)潛(qian)(qian)深(shen)(shen)度，又可(ke)以(yi)提(ti)高使用(yong)壽命。例如：①美(mei)國(guo) Alvin 深(shen)(shen)潛(qian)(qian)器(qi)(qi)，1964 年建造時(shi)采用(yong)的是 HYl00 高強(qiang)鋼 (板(ban)厚 33.8 mm)，下(xia)(xia)潛(qian)(qian)深(shen)(shen)度為(wei) 2000 m，1973 年改建時(shi)將(jiang)耐壓(ya)殼(ke)體換成鈦(tai)合金 (板(ban)厚 49 mm)，下(xia)(xia)潛(qian)(qian)深(shen)(shen)度增(zeng)加(jia)到(dao) 3600 m，其輔助箱(xiang)及(ji)高壓(ya)氣(qi)器(qi)(qi)也采用(yong) Ti-6Al-4VELI；②日本(ben)的“深(shen)(shen)海 2000”載(zai)人球殼(ke)采用(yong)鋼材制(zhi)備(bei)，后(hou)續在(zai)建造“深(shen)(shen)海 6500”時(shi)選(xuan)用(yong)鈦(tai)材制(zhi)備(bei)載(zai)人球殼(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)下(xia)(xia)潛(qian)(qian)深(shen)(shen)度。

在(zai)潛艇耐壓殼(ke)體應用(yong)方(fang)面，俄羅斯(si)最(zui)早選(xuan)用(yong)鈦(tai)材，是目前世界(jie)上使用(yong)鈦(tai)材制造(zao)耐壓殼(ke)體技術最(zui)先進最(zui)成熟的(de)(de)國(guo)家，其全鈦(tai)核潛艇制造(zao)選(xuan)用(yong)的(de)(de)唯一(yi)的(de)(de)鈦(tai)材牌號(hao)為 IIT-3B 鈦(tai)合金 (對應國(guo)內牌號(hao) TA17)。近(jin)年來，國(guo)內在(zai)建造(zao)潛艇時也更青(qing)睞(lai)于選(xuan)用(yong)鈦(tai)材，牌號(hao)主要集中于 TA17、TC4、TC4ELI、TC11、純鈦(tai)等。

除此之(zhi)外(wai)，目前(qian)許多國家都正在建(jian)(jian)造(zao)大(da)深(shen)(shen)(shen)度載人(ren)(ren)潛(qian)水(shui)器和大(da)深(shen)(shen)(shen)度全(quan)鈦(tai)武器裝備(bei)。國內建(jian)(jian)造(zao)的“奮斗者”號全(quan)海深(shen)(shen)(shen)載人(ren)(ren)潛(qian)水(shui)器已于 2020 年(nian) 11 月 10 日(ri)成功挑戰全(quan)球海洋最深(shen)(shen)(shen)處——馬(ma)里(li)亞納海溝(gou)，深(shen)(shen)(shen)度達 10909 m，實(shi)現(xian)了中國人(ren)(ren)的深(shen)(shen)(shen)海夢，該(gai)深(shen)(shen)(shen)潛(qian)器的載人(ren)(ren)球殼材料為高強高韌損(sun)傷容(rong)限型鈦(tai)合金(jin)，由寶鈦(tai)股份制造(zao)；國內已開始建(jian)(jian)造(zao)全(quan)鈦(tai)的大(da)深(shen)(shen)(shen)度裝備(bei)。

海水管路系統

海(hai)水管路系統(tong)復雜、通徑規(gui)格多(duo)，所選材料要求具(ju)有耐(nai)海(hai)水腐蝕、強(qiang)度高、疲勞性能(neng)好等(deng)特點，鈦材均可(ke)滿足，采用鈦合金制造的管道較傳(chuan)統(tong)材料(碳鋼、不(bu)銹鋼、銅合金) 優(you)勢顯著。

(1) 提高服役(yi)(yi)(yi)壽(shou)命(ming)，與艦(jian)船本體同壽(shou)命(ming)。俄羅斯對比研究(jiu)了傳統(tong)材料和鈦材制造(zao)的管道系(xi)統(tong)服役(yi)(yi)(yi)壽(shou)命(ming)。結果表明，鈦材與艦(jian)船同壽(shou)命(ming)，只(zhi)需投入(ru)一次，且在(zai)使(shi)用過程中僅需簡單維(wei)護即可；傳統(tong)材料服役(yi)(yi)(yi)期限約 2~10 a，服役(yi)(yi)(yi)期內必須定期維(wei)修，甚至(zhi)更換，尤其是在(zai)高速推(tui)動環境(jing)作用下，各種接頭均(jun)會產生局部腐蝕。美國海軍艦(jian)船應用數據顯(xian)示，鈦制管系(xi)壽(shou)命(ming)為 40 a，銅鎳(nie)合金管系(xi)壽(shou)命(ming)只(zhi)有(you) 6~8 a。

國(guo)內開(kai)展了采用(yong)“鈦合金”替代“銅合金”制造(zao)海水管(guan)(guan)路系(xi)統的(de)驗(yan)證考(kao)核試(shi)驗(yan)，寶鈦提供的(de) TA2 鈦無(wu)縫管(guan)(guan)材、配(pei)套管(guan)(guan)件和鈦法(fa)蘭在整(zheng)套試(shi)驗(yan)系(xi)統運行近 3a 后，拆解(jie)檢(jian)驗(yan)管(guan)(guan)路及(ji)配(pei)套材料(liao)，均未發現有(you)裂(lie)紋(wen)、孔洞(dong)和腐蝕等異常情況(kuang)。

(2) 降低(di)成本(ben)。采用(yong)鈦合金部件，雖一次(ci)投入成本(ben)較(jiao)高(gao)，但一次(ci)投入即可滿(man)足全(quan)壽(shou)命(ming)使(shi)(shi)用(yong)，使(shi)(shi)用(yong)過程中僅需簡單維(wei)護(hu)保(bao)養，大量節省維(wei)修和維(wei)護(hu)費用(yong)。美(mei)海軍艦船熱交換器用(yong)的(de)(de)銅鎳合金管(guan)每(mei)年(nian)大約需更換 97 km，而在(zai)LPD17 兩(liang)棲船塢運輸艦的(de)(de) 2 個主海水配(pei)管(guan)系統上(shang)選用(yong)了 Gr.2 純鈦管(guan)材，約 1000 多(duo)個管(guan)件，總長度 3350 m 以(yi)(yi)上(shang)，全(quan)壽(shou)命(ming)期節省成本(ben)達 1700 萬美(mei)元。綜上(shang)所述，鈦材在(zai)管(guan)路(lu)系統的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)，既可以(yi)(yi)減重(zhong)、又可以(yi)(yi)實現與本(ben)體同(tong)壽(shou)命(ming)，同(tong)時，降低(di)成本(ben)。近幾年(nian)，國內已在(zai) 022 艇(ting)等多(duo)型號海洋裝(zhuang)備上(shang)批量應用(yong)。