鈦合金在船舶海水管系的應(yīng)用

1、鈦合金在船舶海水官系的應(yīng)用船舶海水管路是船舶推進保障系統(tǒng)、發(fā)電機保障系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的重要組 成部分，對保障船舶動力裝置、輔助機械和設(shè)備的正常工作具有重要作用。管系 的漏損對船舶的影響近次與主機，占第二位。多年以來，我國的船舶海水管系以銅制設(shè)計為主，從2000年以來，耐腐蝕 性能優(yōu)良的B10合金替代原來的紫銅在船舶海水管系中大量應(yīng)用，大大改善了我 國船舶海水管系的腐蝕破損問題。但隨著我國遠洋戰(zhàn)略的實施和船舶行業(yè)的發(fā)展， 海水管系的腐蝕問題依然嚴峻。B10合金的極限設(shè)計流速為3.6m/s，無法滿足現(xiàn) 代船舶高海水流速的要求。B10合金海水管路設(shè)計時不同海水系統(tǒng)對應(yīng)有不同的 流速限制，而部分管道關(guān)閉

2、造成局部管道實際流速超出設(shè)計流速的情況時有發(fā)生。 另外在海水管系方向發(fā)生改變的部位，管路內(nèi)海水實際流速通常也會超出設(shè)計流 速。同時，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)對海水造成的污染也不斷加劇，對海水管 路的耐腐蝕性能提出了更高的要求。以上幾種情況導(dǎo)致海水管系的腐蝕問題依然 突出。鈦合金具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能，被稱為“海洋金屬”。具有低比重、力 學(xué)性能優(yōu)良等特點。同時鈦合金具有優(yōu)良的耐沖刷腐蝕性能（見圖1），作為海 水管系使用，服役期限不少于40年。粉憎到盛海冰恭速m/=圖1不同海水流速下材料耐腐蝕性能由于鈦合金同時具有較高的強度，可以使管材的壁更薄，從而減輕管系的 重量。世界各國都非常重視鈦合金在海

3、水管路上的應(yīng)用研究工作。俄羅斯和美國 已成功將鈦合金應(yīng)用于各類動力的潛艇、水面艦船。如美國海軍對薄壁鈦合金管 從費效角度進行評價，作為水面艦船海水管系的候選管材，鈦合金可以減輕管路 的腐蝕和沖刷破壞，但鈦合金與其它材料的電偶不匹配，材料之間的電絕緣造價 較高。鈦合金在海水中的腐蝕電位較高，容易造成與之相連的其它金屬的加速腐 蝕，因此，鈦合金在海水管路中使用時，必須加強電絕緣防護。以避免海水管系 中、海水管系與船體間的電偶腐蝕發(fā)生。通常采用的方法是電絕緣連接，即用各 種惰性材料（包括密封材料）制成墊片、套管，插入法蘭連接中，使兩法蘭陰極 之間的導(dǎo)電通路被斷開。近年來，鈦合金的絕緣防護技術(shù)不斷發(fā)展

4、，如熱氧化、 陽極氧化、微孤氧化等技術(shù)已有較好的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗。這些新技術(shù)的發(fā)展 和應(yīng)用為鈦合金在海水管路的應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。鈦合金具有良好的生物兼容性，在海水管系的應(yīng)用時，易生長海生物造成管徑減 小，甚至堵塞（如圖2），從而影響系統(tǒng)運行。針對這一問題，國內(nèi)已有單位開 展系統(tǒng)的研究工作。目前常用的有涂防污漆、電解銅鋁防污和電解氯氣防污等手 段。因目前國內(nèi)采用鈦合金海水管系的船舶較少，以上幾種方法的應(yīng)用實踐較少。 其中電解氯氣防污在濱海電廠的鈦合金管路得到較多應(yīng)用，使用效果良好。圖2被海生物堵塞的鈦合金管路鈦合金在海水管系的應(yīng)用是一個系統(tǒng)的工程，除了管材材料規(guī)格齊全和電 絕緣技術(shù)成熟，還要有防污技術(shù)、泵閥、管件材料制備技術(shù)、成熟的焊接技術(shù)等 配套產(chǎn)品的工藝技術(shù)儲備。目前，國內(nèi)已制備了鈦合金管件的國標和船用標準， 也有部分廠家具備了多種規(guī)格鈦合金管件的供貨能力，國內(nèi)船舶海水管路中采用 鈦合金閥門的型號僅有很少的小型船只，應(yīng)用經(jīng)驗較少，相關(guān)的設(shè)計和研究工作 開始也較晚，尚無法為大規(guī)模應(yīng)用提供足夠的技術(shù)和供貨保障。鈦合金海水管系 所需的焊接技術(shù)