Titāna sakausējuma materiālu pielietošana uz kuģiem
Titāna un titāna sakausējumu materiāli tiek plaši izmantoti uz kuģiem. Izņemot kuģu piederumus un kajīšu iekārtas, visās lielajās iekārtās un detaļās var izmantot titānu un titāna sakausējumu materiālus, piemēram, elektroniskās informācijas sistēmas, energosistēmas, palīgsistēmas, korpusa konstrukcijas, piedziņas sistēmas utt. Korpusos galvenokārt izmanto ārvalstu titāna sakausējumu materiālus. konstrukciju materiāli, kuģu sūkņi, vārsti, caurules un citi piederumi, jaudas piedziņas ierīces, siltummaiņi, kondensatori, dzesētāji, iztvaicētāji, akustiskās ierīces utt.; Sadzīves titāna sakausējuma materiālus galvenokārt izmanto zemūdens kuģos, jaudas piedziņas ierīcēs, kuģu radaros, elektroniskajās iekārtās, stiprinājuma elementos utt.
1. Apvalks (spiediena izturība)
Kuģu jomā zemūdens kuģus un zemūdenes galvenokārt izmanto titāna sakausējuma spiediena korpusiem. Titāna sakausējumiem ir raksturīga augsta īpatnējā izturība, laba izturība pret koroziju un nemagnētiskas īpašības, kas padara tos par augstas kvalitātes materiāliem dziļūdens iekārtu spiediena korpusu ražošanai.
Krievija ir pirmā valsts, kas izmanto titāna sakausējuma spiediena čaulas kodolzemūdenēm, un tā ir arī pasaules tehnoloģiju līdere. Kopš 1960. gadiem Krievija (bijusī Padomju Savienība) ir ražojusi virkni titāna sakausējuma zemūdeņu. Sākumā Krievija uzbūvēja titāna sakausējuma Nr.661 spārnotās raķetes kodolzemūdeni, kas bija izmēģinājuma laiva. Vēlāk Krievija secīgi uzbūvēja 7 "Alpha" klases titāna sakausējuma zemūdenes, 1 "Mike" klases zemūdeni un 4 "Sierra" klases zemūdenes. Šīs kodolzemūdenes ir visi uzbrukuma veidi, starp kurām "Alfa" klases titāna sakausējuma zemūdenēs tiek izmantotas 3,000 tonnas titāna sakausējuma. Krievijas ražotā "Typhoon" klases kodolzemūdene ir lielākā zemūdene pasaulē pēc tilpuma un tonnāžas, un tās titāna patēriņš sasniedz 9,000 tonnas.
Šobrīd Krievijas jaunākās paaudzes "Borey" klases kodolzemūdenēs tiek izmantoti arī titāna sakausējuma spiedienkorpusi.
Vēl viens svarīgs titāna sakausējuma spiediena korpusu pielietojums ir dziļūdens zemūdens kuģi. Pilotējamais zemūdens kuģis "Jiaolong" ir manas valsts neatkarīgi izstrādāts pilotējams zemūdens kuģis, kura maksimālais niršanas dziļums ir vairāk nekā 7,{2}} metri. Pilotējamā zemūdens kuģa "Jiaolong" spiediena korpuss ir izgatavots no titāna sakausējuma. Pašlaik lielākā daļa pasaules lielāko dziļjūras pilotējamo zemūdens kuģu izmanto titāna sakausējuma materiālus kā spiediena korpusa sagatavošanas materiālu. Piemēram, dziļjūras pilotējamo zemūdens kuģu korpusa materiāli, piemēram, ASV Alvin un NewAlvin, Ķīnas Jiaolong, Francijas Nautile un Japānas Shinkai 6500, visi ir titāna sakausējumi [9]. Titāna sakausējums ir kļuvis par vēlamo materiālu dziļūdens zemūdens kuģu spiedienizturīgajam apvalkam.
2. Jaudas piedziņas ierīce
Jūras ūdens un jūras klimata ietekmes dēļ kuģa dzenskrūves materiālam ir jābūt ar lielāku izturību pret koroziju un kavitācijas izturību. Salīdzinot ar vara sakausējumiem un tēraudu, titāna sakausējumam ir priekšrocības attiecībā uz izturību pret koroziju un kavitācijas izturību. Turklāt titāna sakausējuma zemā blīvuma dēļ, izgatavojot tāda paša izmēra dzenskrūves, titāna sakausējuma dzenskrūvju masa ir mazāka nekā citiem plaši izmantotiem materiāliem. Tāpēc kuģu, kas izmanto titāna sakausējuma dzenskrūves, braukšanas efektivitāte ir augstāka. Apvienojumā ar titāna sakausējuma dzenskrūvju augsto izturību pret koroziju un kavitācijas izturību, to apkope un kopšana būs vienkāršāka, pagarinot dzenskrūves kalpošanas laiku. Titāna sakausējums ir ideāls materiāls kuģu dzenskrūvēm.
Krievija, Lielbritānija un citas valstis sāka mēģināt izmantot titāna sakausējuma dzenskrūves uz kuģiem jau pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados. Piemēram, Krievija savās "Alpha" klases un "Mike" klases kodolzemūdenēs izmanto titāna sakausējuma dzenskrūves. Amerikas Savienotās Valstis ir izmantojušas arī titāna sakausējuma dzenskrūves uz daudziem kuģiem. Piemēram, ASV jūras kara flote savā 50 t pētniecības zemūdenes dzinējā izmanto trīs lāpstiņu, noņemamu, superkavitējošu titāna sakausējuma dzenskrūvi ar diametru 812,8 mm. Ātrgaitas lielgabalu laiva "Asheville" izmanto četru lāpstiņu mainīga soļa titāna sakausējuma dzenskrūvi. Lielais ASV militārais zemūdens spārns "Plainview" izmanto četru lāpstiņu, noņemamu, superkavitējošu titāna sakausējuma dzenskrūvi, kas izgatavota no Ti-6Al-4V materiāla ar 1,52 m diametru. mana valsts ir arī veiksmīgi izstrādājusi dažādus titāna sakausējuma dzenskrūves un veiksmīgi izmantojusi tos uz daudziem kuģiem. Piemēram, Ti-5Al-2.5Sn un Ti-6Al-4V titāna sakausējuma zemūdens spārnu propelleri tika veiksmīgi izstrādāti 1972. gadā un līdz šim ir izmantoti uz daudziem kuģiem. . Lietošanas gadi ir parādījuši, ka titāna sakausējuma dzenskrūvēm ir spēcīga izturība pret koroziju un to kalpošanas laiks trīs reizes pārsniedz tradicionālo vara sakausējuma dzenskrūves.
Papildus kuģu dzenskrūvēm kuģu dzinējos tiek izmantoti arī titāna sakausējuma materiāli. Piemēram, Krievijā ražotajos ledlaužos ar atomenerģiju tiek izmantoti tvaika dzinēji, kas satur titāna sakausējuma materiālus. Titāna sakausējuma piedziņas ierīču izmantošana var novērst to, ka kuģus ietekmē lielas inducētās strāvas, kas rodas, pārgriežot zemes magnētiskās līnijas kuģošanas laikā. Turklāt dažu kuģu ūdensstrūklas vilces ierīcēs tiek izmantoti arī titāna sakausējuma materiāli, piemēram, ASV SES-100izmēģinājuma laiva un Japānas torpēdu laiva "PT-10". Viņu ūdens strūklas piedziņas ierīcēs tiek izmantoti rūpnieciski tīra titāna un titāna sakausējuma kalumi, kas samazina ierīces svaru un uzlabo ūdens strūklas piedziņas ierīces efektivitāti.
3. Sūkņi, vārsti, caurules un to piederumi
Krievijas prasības attiecībā uz kuģu cauruļvadu sistēmu ekspluatāciju paredz, ka konstrukciju materiāliem ir jāgarantē 8 līdz 9 gadu kalpošanas laiks pirms pirmā doka remonta, un kalpošanas laiks pirms sistēmas pilnīgas nomaiņas nedrīkst būt mazāks par 15 gadiem. Šī prasība var nodrošināt, ka visu līmeņu kuģi var efektīvi kalpot 25 līdz 30 gadus. Kuģi darbojas jūrā, tāpēc sūkņi, vārsti, caurules un citi kuģu piederumi ir pakļauti smagas jūras vides pārbaudījumiem.
Krievijas civilo kuģu cauruļvadu sistēmās parasti tiek izmantotas M3C vara caurules un MH-5-1 vara sakausējuma caurules atbilstoši ūdens plūsmas ātrumam, savukārt vārsti, sūkņi un siltummaiņi izmanto vara sakausējumus. Ja kuģa caurulēs ir izmantoti vara sakausējuma materiāli, iespējams, ka tās ir sarūsējušas un bojātas otrajā gadā, kas apgrūtina augstāk minēto lietošanas prasību izpildi. Lai izpildītu lietošanas prasības, var būt nepieciešams sabiezēt caurules biezumu un vienlaikus palielināt caurules diametru, lai nodrošinātu ūdens plūsmas ātrumu. Kuģa kopējās cauruļvadu sistēmas svars un izmaksas ir palielinājušās.
Taču Krievijas karakuģu sūkņi, vārsti, caurules u.c. izmanto vairāk titāna sakausējuma materiālu. Karakuģi tiek izmantoti jau ilgu laiku, un to izmantošanas prakse ir pierādījusi, ka titāna sakausējuma caurulēm, vārstiem, sūkņiem, siltummaiņiem un citiem izstrādājumiem ir spēcīga jūras ūdens korozijas izturība un ilgs kalpošanas laiks. Ja kuģa ūdens ņemšanas sistēmas ražošanā tiek izmantoti visi titāna materiāli, var ievērojami pagarināt sistēmas kalpošanas laiku un uzlabot lietošanas uzticamību.
ASV flote uz kuģiem izmanto titāna sakausējuma cauruļvadu sistēmas. Salīdzinot ar tradicionālajām vara-niķeļa sakausējuma caurulēm, titāna sakausējumam ir spēcīga izturība pret koroziju. Pat lielā ātrumā plūstošā jūras ūdenī (pie plūsmas ātruma 13m/s) to neizskalos un nesarūsēs jūras ūdens. Tas ir īpaši piemērots cauruļvadiem ar kustīgu jūras ūdeni, lielu plūsmas ātrumu un augstu spiedienu kā darba vidi. Tāpēc ar nosacījumu, ka tiek nodrošināts vienāds jūras ūdens plūsmas ātrums, titāna sakausējuma augstā izturība pret koroziju ļauj cauruļvadu projektēt plānāku, cauruļvada diametrs kļūst mazāks, kuģa aizņemtā telpa kļūst mazāka, tiek uzlabots izkārtojums, kā arī tiek samazinātas uzturēšanas izmaksas. Turklāt titāna sakausējuma blīvums ir mazs, apmēram puse no vara un niķeļa sakausējuma blīvuma, un tā ražotā cauruļvada kvalitāte ir maza, kas samazina cauruļvada atbalstam izmantoto aprīkojumu. Tiek samazināta kuģa krava un samazināts degvielas patēriņš.
4. Kuģa akustiskā ierīce
Titāna sakausējuma materiālus var izmantot arī kuģu akustiskām ierīcēm, piemēram, sonāru kupoliem, hidroakustisko devēju komponentiem, mikrofoniem, telefona daļām utt. Sonārs ir visefektīvākais aprīkojums kuģiem, lai noteiktu mērķus zem ūdens. manā valstī galvenokārt izmanto nerūsējošo tēraudu un ar šķiedru pastiprinātu stikla šķiedru, taču salīdzinājumā ar titāna sakausējuma materiāliem tās skaņas caurlaidība un sadursmju izturība ir salīdzinoši vāja. Krievija ir pielietojusi titāna sakausējuma hidrolokatoru kupolus Kurskas kodolzemūdenei, Minskas lidmašīnas pārvadātājam, Kijevas lidmašīnu pārvadātājam utt., un faktiskais sonāra noteikšanas efekts ir labs.