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在船舶及海洋工程装备的建造中，除了钢材之外，还需要许多其他的特殊金属材料，被称为“海洋金属”的钛及钛合金就是其中的重要成员。钛及钛合金以其良好的海水耐蚀性、比强度高、抗冲击性好、优良的塑性成形性能及加工性能等特点，正日益受到造船界的关注。在日前召开的“海洋工程材料研发及应用发展趋势研讨会”上，有专家明确指出，目前，虽然钛及钛合金在我国船舶及海工装备上已经有了较多的应用，但与俄罗斯、美国、日本等国相比，还有较大的差距，我国需进一步加快舰船以及海工装备用钛以及钛合金的研发应用步伐，以提升我国舰船及海工装备的发展水平。
起步早，体系全
据介绍，早在上世纪60年代，我国就已经开始了对钛及钛合金在船舶及海洋工程装备上的应用研究，并做了大量的工作，已基本形成了牌号较多、性能各异、品种规格齐全的船用钛合金体系。由于钛及钛合金自身所具备的特性，使其在舰船以及海工装备的应用上具有得天独厚的优势，因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。比如，我国的“和谐”号深海载人深潜器载人球壳的材料就是钛合金，美国、日本、俄罗斯等国深潜器的载人球壳的材料也是钛合金。此外，钛还具有无磁性，能够提高探测仪器及工具的抗磁干扰能力，减小设备装备的磁物理场效应，增加隐蔽性，提高焊接质量和生产效率，这使其在舰船上的应用潜力进一步被发掘出来。 近几年来，随着我国船舶及海工装备产业的发展，我国船用钛及钛合金的应用研究取得了长足的进步。2012年，我国钛产量为51557吨，是2005年的10135吨的5倍多。在钛以及钛合金铸锭生产系统方面，我国已经装备了完善和先进的钛及钛合金铸锭生产系统，技术达到世界先进水平；装备了先进的混布料系统，VAR炉（最大达到15吨）、EB炉以及PAM炉，最大扁锭铸锭达到370毫米×1340毫米×5000毫米，满足了海洋工程用钛合金锭型的要求。同时，我国还装备了完善和先进的钛及钛合金锻造生产线，合金挤压管、轧制和焊管生产线，包括万吨自由锻、1000～5400吨快锻机等先进设备，可生产直径为10～600毫米的锻棒以及直径为2～200毫米的薄壁及厚壁管材，最大长度可达15米。在钛及钛合金精密铸件生产方面，我国也已基本具备了钛及钛合金精密铸件的生产技术，可生产的最大整体钛合金铸件直径达1500毫米X400毫米，最小壁厚为0.8毫米，单重达到近800千克。 差距大，前景广
虽然我国船用钛及钛合金体系已经形成，在舰船上的应用也有所增加，但并没有形成总体设计院所、材料研究机构、部件成型及应用性能研究单位、舰船建造企业之间的有效协调合作机制，造成目前的应用还处于零星分散的状态，多项关键技术并没有掌握。此外，与俄罗斯、美国、法国等船用钛及钛合金领域研发较快的国家相比，我国还有较大差距。在用钛量方面，俄罗斯一艘潜艇钛的用量就达到了9000余吨，而我国在船舶及海洋工程装备上的用钛量还较少；在钛的应用技术研究和使用上，俄罗斯、日本等国早已成功建造出全钛舰船，而我国在钛的加工制造技术的成熟性和稳定性方面还存在不足；在海上石油勘探和开采方面，美国处于绝对的领先地位，大量钛的应用不仅提高了其勘探和开采水平，同时节约了大量开采成本，而我国在这方面几乎没有实例。此外，我国还存在钛消费不足、产能过剩的问题。2012年，我国钛铸锭产能为10.58万吨，实际产量为64927吨，但实际消费量仅为50331吨。 同时，专家也指出，虽然现在差距较大，但我国在舰船及海工装备用钛及钛合金领域仍然具有比较大的发展潜力。在舰船应用方面，目前我国舰船用钛量非常少，占船舶总重量的比例不超过1%。如果我国能达到俄罗斯舰船用钛量15％～20%的比例，船用钛的市场需求量将会非常庞大，保守估计钛的市场应该在千亿元左右。石油勘探与开采领域是钛合金应用的又一个具有巨大潜力的目标市场，仅一座海上石油钻井平台用钛量就可达到1500～2000吨。根据规划，我国未来3～5年将建设70座左右的海上石油钻井平台，如果采用钛材料，钛的用量将会达到14万吨左右。此外，在海水淡化以及滨海电站方面，由于我国目前海水淡化以及滨海电站市场需求巨大，在进一步降低钛合金成本以及提高产品质量稳定性的情况下，钛的市场应用前景将非常广阔。 虽然钛以及钛合金有着非常多的优势，但是对于在船舶及海洋工程装备上的应用而言，还属于一种新型的材料。专家建议，为了促进钛以及钛合金未来能够实现进一步发展，应将海洋工程用钛纳入国家新材料发展专项，建立海洋工程用钛合金材料及技术研究、应用研究及评价平台，大力推动海洋工程用钛材料的跨越式发展，提升我国海工装备的技术水平升级和发展；从国家层面推动海洋工程特别是舰船用钛设备的设计准则、技术体系、应用技术标准、规范；大力开发钛合金低成本化生产技术，优化和完善我国船用钛合金体系，建立船用钛合金性能数据库，为海洋工程用钛及钛合金的选材提供丰富的数据支持。 |
我国船用钛研发亟须提速
2013-10-18 9:39:02 来源：船舶与海工杂志
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