Les matériaux en titane et en alliage de titane sont largement utilisés sur les navires, à l'exception des installations de navire et des installations de cabine, tous les gros équipements et pièces peuvent utiliser des matériaux en titane et en alliage de titane, tels que les systèmes d'information électroniques, les systèmes d'alimentation, les systèmes auxiliaires, les structures de coque, les systèmes de propulsion, etc. Les alliages de titane étrangers sont principalement utilisés dans les matériaux de structure de coque, les pompes de navires, les vannes, les tuyaux et autres accessoires, les entraînements électriques, les échangeurs de chaleur, les condenseurs, les refroidisseurs, les évaporateurs, les dispositifs acoustiques, etc. ; les matériaux en alliage de titane domestiques sont principalement utilisés dans les submersibles profonds, les entraînements électriques, les radars de bord, les équipements électroniques, les fixations, etc.
1. Boîtier résistant à la pression
Dans le domaine des navires, les submersibles profonds et les sous-marins sont principalement utilisés pour les coques en alliage de titane résistant à la pression. Les caractéristiques de l'alliage de titane, telles qu'une résistance spécifique élevée, une bonne résistance à la corrosion et des propriétés non magnétiques, en font un matériau de haute qualité pour la fabrication de coques résistantes à la pression d'équipements de haute mer.
La Russie est le premier pays à utiliser des obus en alliage de titane résistant à la pression sur les sous-marins nucléaires, et c'est aussi le leader technologique mondial. Depuis les années 1960, la Russie (l'ex-Union soviétique) a fabriqué une série de sous-marins en alliage de titane. Au début, la Russie fabriquait le sous-marin nucléaire de missile de croisière en alliage de titane n ° 661, qui est un bateau d'essai. Plus tard, la Russie a fabriqué successivement 7 sous-marins en alliage de titane de classe "Alpha", 1 sous-marin de classe "Mike" et 4 sous-marins de classe "Sierra". Ces sous-marins nucléaires sont tous de type attaque, et le sous-marin en alliage de titane de classe "Alpha" utilise 3000 tonnes d'alliage de titane. Le sous-marin nucléaire de classe "Typhoon" fabriqué en Russie est le sous-marin avec le plus grand volume et tonnage au monde, et sa consommation de titane atteint 9000t.
À l'heure actuelle, la dernière génération de sous-marins nucléaires russes de classe "Borei" utilise également des coques en alliage de titane résistant à la pression.
Une autre application importante de la coque à pression en alliage de titane est la submersion profonde. Le submersible habité "Jiaolong" est un submersible habité développé indépendamment par mon pays, avec une profondeur de plongée maximale conçue de plus de 7,000 mètres. La coque résistante à la pression du submersible habité "Jiaolong" est en alliage de titane. À l'heure actuelle, la plupart des principaux submersibles habités à grande profondeur du monde utilisent des matériaux en alliage de titane comme matériaux de préparation pour les coques résistantes à la pression. Par exemple, les matériaux de coque des submersibles habités à grande profondeur tels que Alvin et NewAlvin aux États-Unis, Jiaolong en Chine, Nautile en France et Shinkai 6500 au Japon sont tous des alliages de titane [9]. L'alliage de titane est devenu le matériau de choix pour les coques sous pression submersibles profondes.
2. Dispositif de propulsion électrique
En raison de l'influence de l'eau de mer et du climat marin, le matériau de l'hélice du navire doit avoir une résistance élevée à la fatigue due à la corrosion et à la cavitation. Par rapport aux alliages de cuivre et aux aciers, les alliages de titane présentent des avantages en termes de résistance à la fatigue par corrosion et de résistance à la cavitation. De plus, en raison de la faible densité de l'alliage de titane, lors de la fabrication d'hélices de même échelle, par rapport à d'autres matériaux couramment utilisés, la masse des hélices en alliage de titane est faible. Par conséquent, les navires utilisant des hélices en alliage de titane peuvent être propulsés plus efficacement. Combiné à la haute résistance à la fatigue par corrosion et à la cavitation de l'hélice en alliage de titane, son entretien et sa maintenance seront plus faciles, prolongeant la durée de vie de l'hélice. L'alliage de titane est un matériau idéal pour les hélices de navires.
La Russie, le Royaume-Uni, etc. ont commencé à essayer d'utiliser des hélices en alliage de titane sur les navires dès les années 1960. Par exemple, la Russie utilise des hélices en alliage de titane dans ses sous-marins nucléaires de classe "Alpha" et "Mike". Les États-Unis ont également utilisé des hélices en alliage de titane sur de nombreux navires. Par exemple, le chasseur de sous-marins de recherche de classe 50t de l'US Navy utilise une hélice tripale amovible en alliage de titane supercavitant d'un diamètre de 812,8 mm.
La canonnière à grande vitesse "Ashville" utilise une hélice à quatre pales en alliage de titane à pas variable. Le grand hydroptère militaire américain "Plainview" utilise une hélice en alliage de titane à quatre pales, détachable et supercavitante de 1,52 m de diamètre en matériau Ti-6Al-4V. Notre pays a également développé avec succès une variété d'hélices en alliage de titane et les a utilisées avec succès sur de nombreux navires. Par exemple, les hélices hydroptères en alliage de titane Ti-5Al-2.5Sn et Ti-6Al-4V ont été développées avec succès en 1972 et ont été utilisées sur de nombreux navires jusqu'à présent. . Des années d'utilisation montrent que les hélices en alliage de titane ont une forte résistance à la corrosion et que leur durée de vie est trois fois supérieure à celle des hélices traditionnelles en alliage de cuivre.
En plus des hélices de navires, des matériaux en alliage de titane sont également utilisés dans les moteurs de navires. Par exemple, le brise-glace à propulsion atomique fabriqué en Russie utilise une machine à vapeur contenant des matériaux en alliage de titane. L'utilisation d'un dispositif de propulsion électrique en alliage de titane peut empêcher le navire d'être affecté par le courant induit important causé par la coupure des lignes de champ magnétique terrestre lors de la navigation. En outre, des matériaux en alliage de titane sont également utilisés dans les dispositifs de propulsion à jet d'eau de certains navires, tels que le bateau d'essai américain SES-100A et le torpilleur japonais "PT-10". Leur dispositif de propulsion par jet d'eau utilise des pièces forgées industrielles en titane pur et en alliage de titane, ce qui réduit la qualité du dispositif et améliore l'efficacité du dispositif de propulsion par jet d'eau.
3. Pompes, vannes, tuyaux et autres accessoires
L'exigence de la Russie pour le fonctionnement du système de tuyauterie du navire est que les matériaux de structure doivent avoir une durée de vie de 8 à 9 ans avant la première réparation dans le quai, et la durée de vie avant le remplacement complet du système ne doit pas être inférieure à 15 ans . Cette exigence peut garantir que les navires de toutes les classes peuvent effectivement servir pendant 25 à 30 ans. Les navires opèrent en mer, de sorte que les pompes, vannes, tuyaux et autres accessoires du navire sont soumis aux rudes épreuves de l'environnement marin.
Le système de tuyauterie des navires civils russes choisit généralement des tuyaux en cuivre M3C et des tuyaux en alliage de cuivre MH-5-1 en fonction de la vitesse d'écoulement de l'eau, tandis que les vannes, les pompes et les échangeurs de chaleur utilisent des alliages de cuivre. Si le matériau en alliage de cuivre est utilisé pour le pipeline du navire, des dommages par corrosion peuvent s'être produits au cours de la deuxième année et il est difficile de répondre aux exigences de service susmentionnées. Afin de répondre aux exigences d'utilisation, l'épaisseur du tuyau peut devoir être épaissie, et en même temps, le diamètre du tuyau doit être agrandi pour assurer la vitesse d'écoulement de l'eau. Le système de tuyauterie global du navire augmente en poids et en coût.
Cependant, les pompes, vannes, tuyaux, etc. des navires de guerre russes utilisent principalement des matériaux en alliage de titane. Les navires de guerre sont en service depuis longtemps et leur utilisation a prouvé que les tuyaux, vannes, pompes, échangeurs de chaleur et autres produits en alliage de titane sont très résistants à la corrosion par l'eau de mer et ont une longue durée de vie. Si tous les matériaux en titane sont utilisés pour fabriquer le système de prise d'eau du navire, la durée de vie du système peut être considérablement prolongée et la fiabilité d'utilisation peut être améliorée.
La marine américaine utilise des systèmes de tuyauterie en alliage de titane sur les navires. Comparés aux pipelines traditionnels en alliage cuivre-nickel, les alliages de titane ont une forte résistance à la corrosion et ne seront pas érodés par l'eau de mer, même dans l'eau de mer qui coule à grande vitesse (à un débit de 13 m/s), particulièrement adaptés aux pipelines dynamiques où le milieu de travail est l'eau de mer, les pipelines à haute vitesse et à haute pression. Par conséquent, dans le cas d'assurer le même débit d'eau de mer, la haute résistance à la corrosion de l'alliage de titane permet à la conception du pipeline d'être plus mince, le diamètre du pipeline est réduit, l'espace occupé par le navire est réduit, la flexibilité de la disposition est améliorée et le coût de maintenance est également réduit. réduire. De plus, la densité de l'alliage de titane est faible, soit environ la moitié de celle de l'alliage cuivre-nickel, et la qualité du pipeline produit par celui-ci est faible, de sorte que l'équipement utilisé pour le pipeline de support auxiliaire est réduit. Les navires sont moins chargés et consomment moins de carburant.
4. Dispositif acoustique
Les appareils acoustiques des navires peuvent également utiliser des matériaux en alliage de titane, tels que la fabrication de dômes de sonar, de composants de transducteurs acoustiques sous-marins, de microphones, de pièces téléphoniques, etc. Le sonar est l'équipement le plus efficace pour la détection de cibles sous-marines des navires. L'acier inoxydable et le FRP renforcé de fibres sont principalement utilisés dans mon pays, mais par rapport aux matériaux en alliage de titane, leur perméabilité acoustique et leur résistance aux chocs sont relativement faibles. La Russie a déjà appliqué le dôme sonar en alliage de titane au sous-marin nucléaire "Kursk", au porte-avions "Minsk", au porte-avions "Kiev", etc. L'effet de détection réel du sonar est relativement bon.
