선박의 Gr1 티타늄 및 티타늄 합금 재료는 선박의 소지품 및 모든 대형 장비 외부의 선실 시설 외에도 전자 정보 시스템과 같은 티타늄 및 티타늄 합금 재료에 사용될 수 있으며 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. , 전력 시스템, 보조 시스템, 선체 구조 구성 요소, 추진 시스템 등. 외국 티타늄 합금 재료는 주로 선체 구조 재료, 선박 펌프, 밸브, 파이프라인 및 기타 부속품, 동력 장치, 열 교환기, 응축기, 냉각기, 증발기, 음향 장치 등에 사용됩니다. 국내 티타늄 합금 재료는 주로 심해 잠수함, 동력 구동 장치, 선박용 레이더, 전자 장비, 패스너 등에 사용됩니다.
1. 내압 쉘
해군 분야에서 티타늄 합금 내압 쉘의 주요 응용 분야는 심해 잠수함 및 잠수함입니다. 티타늄 합금의 비강도, 우수한 내식성, 비자성 및 기타 특성으로 인해 심해 장비용 내압 쉘 제조를 위한 고품질 소재가 되었습니다.
러시아는 원자력 잠수함에 티타늄 합금 내압 선체를 사용한 최초의 국가이자 세계 기술 리더이기도 합니다. 1960년대부터 러시아(구소련)는 티타늄 잠수함 시리즈를 제작해왔습니다. 당초 러시아는 시험선인 티타늄 순항미사일 핵잠수함 661호를 건조했다. 이후 러시아는 알파급 티타늄 잠수함 7척, 맥급 잠수함 1척, 세라급 잠수함 4척을 건조했습니다. 이들 핵잠수함은 모두 공격형으로, "알파"급 티타늄 잠수함에 사용되는 티타늄 합금의 양은 3,000t에 이른다. 러시아제 'Typhoon'급 핵잠수함은 부피와 톤수 측면에서 세계 최대 규모의 잠수함이며, 여기에 사용된 티타늄의 양은 9,{10}}t에 달합니다. 현재 최신 세대의 러시아 "북"급 잠수함은 부피와 톤수 측면에서 세계 최대 규모입니다. 러시아의 최신 세대 "북풍의 신"급 핵잠수함도 티타늄 합금 내압 쉘을 사용합니다.
티타늄 합금 연구 및 응용 진행
티타늄 합금 내압 쉘의 또 다른 중요한 응용 분야는 심해 잠수함입니다. "Jiaolong" 유인 잠수정은 중국이 자체 개발한 유인 잠수정으로 최대 잠수 수심 7000m 이상을 위해 설계되었습니다. "Jiaolong의 내압 쉘은 티타늄 합금을 사용합니다. 현재 깊이가 깊은 세계 주요 유인 잠수정의 대부분은 내압 쉘의 준비 재료로 티타늄 합금 재료를 사용합니다. 예를 들어 미국 Alvin과 NewAlvin, 중국의 "Jiaolong", 프랑스의 Nautile, 일본의 Shinkai6500 및 기타 대형 유인 잠수정 쉘 재료는 티타늄 합금입니다[9]. 티타늄 합금은 심해 잠수정의 내압 쉘에 선호되는 재료가 되었습니다.
2. 동력추진장치
선박의 프로펠러는 해수 및 해양 기후의 영향을 받기 때문에 프로펠러 재료는 부식 피로 강도와 캐비테이션 저항성이 높아야 합니다. 구리 합금 및 강철과 비교하여 티타늄 합금은 부식 피로 강도 및 캐비테이션 저항성에 장점이 있습니다. 또한, 티타늄 합금은 밀도가 작기 때문에 같은 크기의 프로펠러를 만들 때 일반적으로 사용되는 다른 재료에 비해 티타늄 합금 프로펠러의 질량이 작습니다. 결과적으로 티타늄 합금 프로펠러를 사용하는 선박은 구동 효율이 더 높습니다. 티타늄 합금 프로펠러의 높은 부식 피로 강도와 캐비테이션 저항성이 결합되어 유지 관리 및 서비스가 더 쉬워지고 프로펠러의 수명이 연장됩니다. 티타늄 합금은 해군 프로펠러에 이상적인 재료입니다.
이미 1960년대부터 러시아, 영국 등에서는 티타늄 합금 프로펠러를 선박에 사용하려고 시도하기 시작했습니다. 러시아의 "알파"급과 "마이크"급 핵잠수함은 티타늄 프로펠러를 사용했습니다. 미국도 티타늄 프로펠러를 사용하는 선박을 다수 보유하고 있습니다. 예를 들어, 미국 해군의 50t급 연구용 잠수함 사냥꾼은 직경 812.8mm의 3엽 분리형 초진공 티타늄 합금 프로펠러를 사용합니다. 4엽 가변 피치 티타늄 프로펠러를 사용하는 "Asheville" 고속 포함. 미국의 대형 군용 수중익선 "Plainview"는 Ti-6Al-4V 소재로 제조된 직경 1.52m의 4엽 분리형 울트라 캐비테이션 티타늄 합금 프로펠러를 활용합니다. 중국은 또한 다양한 티타늄 합금 프로펠러를 성공적으로 개발하여 다수의 선박에 성공적으로 사용했습니다. 예를 들어, 1972년 Ti-5Al-2.5Sn 및 Ti-6Al-4V 티타늄 합금 수중익선 프로펠러의 성공적인 개발이 지금까지 사용되었습니다. 선박의 수. 다년간의 사용 결과에 따르면 티타늄 합금 프로펠러의 내식성은 기존 구리 합금 프로펠러보다 3배 더 길고 수명도 더 길다는 것을 알 수 있습니다.
선박의 프로펠러 외에도 선박의 엔진에도 티타늄 합금 소재가 사용됩니다. 증기기관을 포함한 티타늄 합금 소재를 사용한 러시아제 원자력 쇄빙선 등. 티타늄 합금 동력 추진 장치를 사용하면 항해 중인 선박이 지구의 자력선에 의해 절단되지 않고 큰 유도 전류를 생성할 수 있습니다. 또한 미국의 SES-100A 테스트 보트와 일본의 "PT{2}}" 어뢰정 등 일부 워터젯 추진 장치 선박에는 티타늄 합금 소재를 사용하기도 한다. 산업용 순수 티타늄 및 티타늄 합금 단조품을 사용하는 워터 제트 추진 장치는 장치의 품질을 저하시키고 워터 제트 추진 장치의 효율성을 향상시킵니다.
3. 펌프, 밸브, 파이프 및 기타 액세서리
선박의 배관 시스템 작동에 대한 러시아 요구 사항은 구조 재료가 수리를 위해 첫 번째 도킹 전 8~9년의 서비스 수명을 보장해야 하며 시스템을 완전히 교체하기 전 15년 이상을 보장해야 한다는 것입니다. 이 요구 사항은 모든 클래스의 선박이 25-30년 동안 효과적으로 서비스를 받을 수 있도록 보장합니다. 선박은 바다에서 작동하므로 선박의 펌프, 밸브, 배관 및 기타 부속품은 가혹한 해양 환경에 노출됩니다.
러시아 민간 선박의 배관 시스템은 일반적으로 수류 속도에 따라 M3C 구리 파이프, MH{1}} 구리 합금 파이프를 사용하고 밸브, 펌프 및 열교환기는 구리 합금을 사용합니다. 동합금 재료를 사용한 선박의 배관의 경우 2년차에 부식 손상이 있을 수 있으므로 위에서 언급한 사용 요건을 충족하기 어렵습니다. 요구 사항을 충족하려면 배관의 두께를 두꺼워야 할 수 있으며 동시에 물의 흐름 속도를 보장하려면 배관의 직경을 확장해야 합니다. 선박의 전체 배관 시스템의 무게와 비용이 증가합니다.
그러나 러시아 군함의 펌프, 밸브 및 파이프는 티타늄 합금으로 제작되는 경우가 더 많습니다. 군함은 오랫동안 운용되어 왔으며 티타늄 합금 파이프, 밸브, 펌프, 열교환기 및 기타 제품이 해수 부식에 대한 저항력이 뛰어나고 수명이 길다는 것이 입증되었습니다. 티타늄 제조 선박 취수 시스템을 모두 사용하면 시스템 수명을 크게 연장하고 사용 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
미 해군은 선박에 티타늄 합금 배관 시스템을 사용합니다. 전통적인 구리-니켈 합금 배관과 비교하여 티타늄 합금의 내식성은 해수의 고속 흐름(유속 13m/s)에서도 해수 세척 부식이 발생하지 않으며 특히 해수의 이동을 위한 작동 매체의 경우 더욱 그렇습니다. , 대유량, 고압 배관. 따라서 동일한 해수 흐름을 보장하기 위해 티타늄 합금의 높은 내식성은 파이프라인 설계가 더 얇아지고 파이프 직경이 작아지며 선박이 차지하는 공간이 작아지고 배열의 유연성이 향상됩니다. 유지관리 비용도 절감되었습니다. 또한, 구리-니켈 합금의 약 절반인 티타늄 합금의 저밀도 덕분에 더 작은 배관 질량을 제작할 수 있어 배관을 지지하는 데 사용되는 장비의 양이 줄어듭니다. 선박에 가해지는 하중이 줄어들고 연료 소비가 줄어듭니다.
4. 음향 장치
선박의 음향 장치에는 음파 편향기, 수중 음향 변환기 구성 요소, 마이크, 전화 부품 및 기타 제조와 같은 티타늄 합금 재료를 사용할 수도 있습니다. 소나는 수중 표적 탐지에 가장 효과적인 장비입니다. 우리나라는 주로 스테인레스 스틸과 섬유 강화 유리 섬유를 사용하지만 티타늄 합금 소재에 비해 소리 전달 성능과 내 충격성이 상대적으로 약합니다. 러시아는 '쿠르스크' 핵잠수함, '민스크' 항공모함, '키에프' 항공모함 등에 티타늄 합금 소나 편향 장치를 적용해 실제 소나 탐지 효과가 더 좋다.
선박은 국가 해군력의 중요한 부분으로, 조선에 있어서 우수한 자재를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 티타늄 합금 소재는 많은 우수한 특성을 가지며 조선에 널리 사용될 수 있습니다. 세계 군사 강국의 선박용 티타늄 합금의 연구 개발 및 적용은 수십 년 동안 발전해 왔으며, 선박 선체, 동력 추진 장치, 파이프라인, 음파 탐지기 등에 티타늄 합금을 사용하는 성공적인 사례가 많이 있습니다. 현재 이들 국가에서는 여전히 티타늄을 사용하고 있습니다. 선박용 합금. 현재 이들 국가에서는 여전히 티타늄 합금을 전략적 중요성을 지닌 신소재로 간주하고 티타늄 합금의 연구 및 응용을 강조하고 있습니다. 앞으로도 우수한 성능과 성공적인 적용 사례를 갖춘 티타늄 합금 소재가 점점 더 많아질 것입니다.
