鈦合金管路系統(tǒng)在我國艦船通海管路獲得了成功的應(yīng)用

鈦合金因具有密度低、比強(qiáng)度高、優(yōu)良的耐蝕性、韌性好、形狀記憶、可焊、中溫性能好、無磁等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、艦船及海洋工程等軍用及民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于鈦合金對海水具有很強(qiáng)的抗蝕性和很高的比強(qiáng)度，是一種理想的艦船管路系統(tǒng)材料。各國對鈦合金在艦船上的應(yīng)用研究十分重視，并在艦船管路系統(tǒng)中大量采用鈦合金，以提高艦船設(shè)備運(yùn)行的可靠性和使用壽命，從而提高艦船的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能。

鈦合金由于具有優(yōu)異的性能，特別適用于工作介質(zhì)為高壓、高流速、動海水的通海管路系統(tǒng)和動力裝置排氣管路系統(tǒng)。用鈦合金制造艦船的管路及附件（包括管子、彎頭、三通、閥門等），不但可以減少艦船管路系統(tǒng)管子的直徑和壁厚，而且可以減輕重量。根據(jù)鈦合金管和其他船用耐蝕材料管材的全壽期費(fèi)用可以看出：銅合金管道的平均服役期限為10年，而鈦合金的服役期限為3O年。如果按30年計(jì)算，則銅合金管材需要更換2次，全壽命內(nèi)銅合金管材投入的材料費(fèi)是鈦合金管材的近3倍，還沒有把檢修和更換期間所引起的損失費(fèi)用考慮進(jìn)去，包括設(shè)備加工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、安裝費(fèi)，以及由于設(shè)備更換而導(dǎo)致艦船在役時(shí)間的縮短等。美、俄等國早在上世紀(jì)60年代初就已開始用鈦合金逐步代替銅合金、不銹鋼等常規(guī)耐海水腐蝕材料，應(yīng)用范圍包括海水冷卻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、熱交換器設(shè)備、管系、噴水推進(jìn)裝置等。俄羅斯核潛艇二回路和通海管系已全部采用鈦合金制造，僅二回路系統(tǒng)減重效果達(dá)到40%以上，且服役期限達(dá)到了與艇體同壽命，實(shí)現(xiàn)了全壽命周期的低成本。

鈦合金管分為無縫管和焊接管。鈦合金在高溫下容易吸氧和吸氫，熔煉需要在真空環(huán)境中進(jìn)行。當(dāng)合金元素含量較高時(shí)，為保證成分均勻，熔煉次數(shù)一般不低于三次。鈦合金鑄錠一般要經(jīng)過切除冒口和扒皮之后才能進(jìn)行后續(xù)的開坯鍛造工序，這導(dǎo)致材料存在一定量的損失，鑄錠熔煉工序的材料收得率約為80%～95%。

鈦合金屬于難變形材料，成形工藝窗口窄，且微觀組織對工藝參數(shù)特別敏感，而微觀組織形貌又直接決定了鈦合金管件的機(jī)械性能。鑄錠開坯鍛造和方坯改鍛階段一般要進(jìn)行5～10火次鍛造，嚴(yán)格控制每火次變形溫度、變形量和應(yīng)變速率，以達(dá)到破碎粗大魏氏組織、細(xì)化晶粒和調(diào)控性能的目的。目前，單火次鍛造費(fèi)用約為5～10元/kg。在鍛造過程中邊角部位容易開裂，要對開裂部位進(jìn)行切除打磨處理，另外還會出現(xiàn)表面氧化形成氧化皮。這些因素都會導(dǎo)致材料損失，在開坯鍛造和方坯改鍛環(huán)節(jié)材料的收得率約為75%～85%。

鈦合金管路系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性具有顯著的優(yōu)勢，鈦合金管路系統(tǒng)在國外艦船通海管路和排煙管路等管路系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用，這為我國造船及海洋工程選用鈦合金提供了更大的空間。