钛拥有质轻、、
、比强度高、、
、抗冲击性高、、
、耐海水侵蚀机能优异、、
、断裂韧性好、、
、委顿强度高、、
、焊接机能好、、
、无磁、、
、透声性好、、
、耐冷热性优异、、
、抗放射性、、
、减震抗噪等一系列利益 [1-10] ，，，被誉为“海洋金属”，，，是一种梦想的、、
、具远景的海洋工程设备用结构资料。

钛在海洋工程设备领域利用极度宽泛，，，如船体结构件、、
、潜艇和深潜器的耐压壳体、、
、管件、、
、阀及附件等，，，动力驱动装置中的推动器和推动器轴，，，冷凝器、、
、冷却器、、
、换热器等，，，舰船声呐导流罩、、
、螺旋桨等 。但目前国内仍未见有关海洋工程设备用钛材的选材手册的报道，，，未见有关美满的海洋工程设备用钛及钛合金使用评价系统的报道，，，这在很大水平上制约了钛材在海洋工程设备上的推广使用。

本文在介绍钛及钛合金在海洋设备领域利用特点的基础上，，，总结了目前国内外形成的舰船用钛及钛合金系统和机能特点，，，论说了国内外钛及钛合金在海洋设备领域的利用近况及优势，，，瞻望了钛材在海洋设备的利用远景，，，以期对后续海洋工程设备设计选材提供参考，，，从而大幅度加快推动钛材在我国海洋设备领域的利用。

1、、
、海洋工程设备用钛

为确：：
：Ｑ笊璞傅恼郊蓟芎秃叫械木园踩康米⌒，，，选择相宜的设备资料至关重要。

钛及钛合金险些具备海洋设备资料所需的全数个性，，，即钛及钛合金的诸多利益。

物理个性

①质轻。钛密度为4.5 g/cm³ ，，，仅为钢的57.7%，，，在舰船领域利用可减轻船体质量、、
、增长载重、、
、提高航速；②热膨胀系数低，，，焊策应力小，，，从而使部件焊接变形量；③无磁性，，，在强磁场下也不会磁化，，，并可防电磁滋扰，，，使装磁引信的水雷或鱼雷失效，，，预防磁性雷的攻击，，，从而提高水下潜艇的隐身技术水平和反窥伺能力；④导热率与热传递速度匹 配优良，，，是梦想的热互换器资料；⑤透声性好，，，钛材透声系数大于 0.85，，，甚至高达 0.98，，，是舰船声呐导流罩最梦想选材；⑥加工性优良，，，可通过多种加工方式如铸造、、
、轧制、、
、铸造、、
、挤压等出产铸件、、
、板材、、
、丝材、、
、型材、、
、锻件、、
、复杂的零部件等。

力学机能

钛及钛合金力学机能优异，，，其比强度高、、
、塑性好，，，在?253~600 ℃ 领域内，，，它的屈强比和比强度在海洋设备用金属资猜中最高；冲击韧性优良，，，在?60~20 ℃ 领域内，，，无显著韧-脆转变点；断裂韧性较高，，，在 80~110 MPa·m1/2之间。委顿强度高，，，钛材低应力高周委顿均在 107周次以上。

侵蚀机能

钛在海洋环境介质中拥有优异耐侵蚀机能。由于钛和氧亲和力极高，，，在空气或氧介质中，，，钛材理论极易急剧形成一层薄、、
、致密、、
、牢固的氧化膜。钛的氧化膜拥有很强的自愈性，，，当氧化膜受到粉碎或划伤后，，，也会很快自愈或再生，，，形成新的氧化膜。这层氧化膜可使钛材险些不被天然海水侵蚀。

国内外舰船用钛材系统

钛材是一种良好的舰船资料，，，得到了列国水师和造船业的青睐。近五十年来，，，俄罗斯、、
、美国、、
、中国和日本等先后都成立了合用于自己的舰船用钛及钛合金系统。

国外舰船用钛材系统

俄罗斯、、
、美国是最早钻研舰船用钛及钛合金的国度，，，并各自形成舰船用钛及钛合金系统，，，日本相对较晚，，，舰船用钛材系统较单一。俄、、
、美、、
、日列国常见的舰船用钛及钛合金商标及屈服强度 σ 0.2 按低、、
、中、、
、高强度级别划分见表 1 。

表1俄罗斯、、
、美国、、
、日本常见舰船用钛及钛合金商标及屈服强度

俄罗斯舰船用钛及钛合金钻研及利用水平居世界前列，，，是最早占有专用舰船用钛合金系统的国度，，，如船体钛合金ПT-1M，，，船机用钛合金ПT-7M、、
、3M、、
、 37，，， 动 力 工 程 用 钛 合 金 ПT-3B、、
、 40、、
、 5B、、
、23a 等。几十年来，，，俄罗斯在核潜艇、、
、通例潜艇、、
、水面舰艇、、
、航空母舰、、
、深潜器等舰船领域都大量选取了钛材。

美国水师自 1963 年起头对舰船用钛材进行大量的工程利用钻研，，，重要的船用钛及钛合金有纯钛、、
、Ti-6Al-4V、、
、Ti-6Al-4VELI、、
、Ti-0.3Mo-0.8Ni、、
、Ti-3Al-2.5V、、
、 Ti-5Al-1Zr-1Sn-1V-0.8Mo-0.1Si、、
、 Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo、、
、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr 等，，，现已成功将钛材利用于各类水面舰艇、、
、动力潜艇、、
、民船等。

日本的船用钛及钛合金重要有纯钛、、
、Ti-6Al-4V、、
、Ti-6Al-4VELI，，，集中利用于深潜器耐压壳体、、
、民用渔船、、
、游船等。

国内舰船用钛材系统

国内舰船用钛材的钻研始于 1962 年，，，五十多年来，，，我国从研发到利用已逐步形成了较齐全的舰船用钛及钛合金系统[1-3,6-9] ，，，其屈服强度在 320~1130MPa 之间。业界通常按资料屈服强度巨细对其分类，，，即屈服强度在 500 MPa 以下为低强钛合金，，，500~790 MPa 为中强钛合金，，，高于 790 MPa 为高强钛合金。上述强度级别资料根基可满足国内舰船、、
、潜艇、、
、深潜器及深？占湔居媒峁棺柿系闹副暌。现阶段我国已制订了舰船用钛及钛合金板材、、
、棒材、、
、锻件、、
、无缝管材及铸件的有关规范，，，具体舰船用钛及钛合金系统、、
、机能、、
、利用及规范尺度号见表2。

与俄罗斯、、
、美国相比，，，中国舰船用钛及钛合金系统还不够美满，，，且利用数据较少，，，无正确、、
、高效的舰船用钛材的评价系统。

表2 我国舰船用钛及钛合金系统、、
、机能及利用

低强

2、、
、钛材在海洋设备上的利用近况及优势

钛材是海洋环境中最梦想的资料，，，使用钛材可使水师舰船及设备大大提高战斗力、、
、降低守护成本、、
、耽搁使用寿命、、
、提高荫蔽性[1,10] 。俄、、
、美、、
、中国水师已将钛材宽泛利用于深潜器、、
、水下潜艇、、
、水面舰艇、、
、舰船等设备的耐压壳体、、
、海水管路系统、、
、上层构筑及其他部件等[9-11] 。

耐压壳体

国内外选用钛材作为耐压壳体的实例较多，，，重要用于深潜器载人球壳、、
、潜艇壳体[11] ，，，具体典型利用所选用钛材的商标及拉伸机能见表 3。

表 3 国内外载人球舱和潜艇耐压壳体材质、、
、制备工艺及资料机能

国内外深潜器载人球壳选用钛材商标重要有 Ti-6Al-4V、、
、Ti-6Al-4VELI(对应国内商标TC4、、
、TC4ELI)。

好多深潜器载人球壳前期选用钢材，，，但后期都选取钛材代替，，，既能够减轻重量，，，增长下潜深度，，，又能够提高使用寿命。例如：：
：①美国 Alvin 深潜器，，，1964 年建造时选取的是 HYl00 高强钢 (板厚33.8 mm)，，，下潜深度为 2000 m，，，1973 年改建时将耐压壳体换成钛合金 (板厚 49 mm)，，，下潜深度增长到3600 m，，， 其 辅 助 箱 及 高 压 气 器 也 采 用 Ti-6Al-4VELI；②日本的“深海 2000”载人球壳选取钢材制，，，后续在建造“深海 6500”时选用钛材制备载人球壳以增长下潜深度。

在潜艇耐压壳体利用方面，，，俄罗斯最早选用钛材，，，是目前世界上使用钛材制作耐压壳体技术最先进最成熟的国度，，，其全钛核潜艇制作选用的惟一的钛材商标为 IIT-3B 钛合金 (对应国内商标 TA17)。近年来，，，国内涵建造潜艇时也更青睐于选用钛材，，，商标重要集中于 TA17、、
、TC4、、
、TC4ELI、、
、TC11、、
、纯钛等。

除此之外，，，目前很多国度都正在建造大深度载人潜水器和大深度全钛兵器设备。国内建造的“奋斗者”号全海深载人潜水器已于 2020 年 11 月 10 日成功挑战全球海洋最深处——马里亚纳海沟，，，深度达10909 m，，，实现了中国人的深海梦，，，该深潜器的载人球壳资料为高强高韧危险容限型钛合金，，，由宝钛股份制作；国内已起头建造全钛的大深度设备。

海水管路系统

海水管路系统复杂、、
、通径规格多，，，所选资料要求拥有耐海水侵蚀、、
、强度高、、
、委顿机能好等特点，，，钛材均可满足，，，选取钛合金制作的管道较传统资料(碳钢、、
、不锈钢、、
、铜合金) 优势显著。

(1) 提高服役寿命，，，与舰船本体同寿命。俄罗斯对比钻研了传统资料和钛材制作的管道系统服役寿命。了局批注，，，钛材与舰船同寿命，，，只需投入一次，，，且在使用过程中仅需单一守护即可；传统资料服役期限约 2~10 a，，，服役期内必须定期维修，，，甚至更换，，，尤其是在高速推动环境作用下，，，各类接头均会产生部门侵蚀。美国水师舰船利用数据显示，，，钛

制管系寿命为 40 a，，，铜镍合金管系寿命只有 6~8 a。

国内发展了选取“钛合金”代替“铜合金”制作海水管路系统的验证查核试验，，，宝钛提供的 TA2 钛无缝管材、、
、配套管件和钛法兰在整套试验系统运行近 3a 后，，，拆解检验管路及配套资料，，，均未发现有裂纹、、
、孔洞和侵蚀等异常情况。(2) 降低成本。选取钛合金部件，，，虽一次投入成本较高，，，但一次投入即可满足全寿命使用，，，使用过程中仅需单一守护保养，，，大量节俭维修和守护费

用。美水师舰船热互换器用的铜镍合金管每年约莫需更换 97 km，，，而在 LPD17 两栖船厂运输舰的 2 个海水配管系统上选用了 Gr.2 纯钛管材，，，约 1000 多个管件，，，总长度 3350 m 以上，，，全寿命期节俭成本达1700万美元。

综上所述，，，钛材在管路系统的使用，，，既能够减重、、
、又能够实现与本体同寿命，，，同时，，，降低成本。

近几年，，，国内已在 022 艇等多型号海洋设备上批量利用。

上层构筑

目前，，，在国内舰船上层构筑中也已有钛材利用实例，，，如：：
：桅杆用 Ti70(TA23)、、
、雷达天线用 TA5 和TA7 棒材、、
、机库蒙皮和框架结构用 TA2 和 TA5 板材。美水师在 LPD17 两栖船厂运输舰的关键部位上层构筑区也大量使用了钛，，，使其质量减轻约 50%，，，大大提高了该舰的不变性。

其他领域利用

除上述耐压壳体、、
、管路系统和上层构筑大量用钛材外，，，国内外海洋设备上还有其他部件也有效钛，，，利用实例见表 4。

表4 国内外海洋设备其他部件用常见钛材

实现语

钛合金不仅使海洋设备实现向“深、、
、大、、
、远、、
、高、、
、低”的方向发展，，，也可齐全实现与海洋设备本体同寿命，，，是海洋设备的最佳选材。目前，，，我国对钛材在海洋设备上的利用也越来越器重，，，用钛量也在不休的增长。深海耐压壳体、、
、海水管路、、
、气瓶、、
、上层构筑、、
、框架等将成为海洋用钛的重点发展方向。

现阶段国内外钛材在船舶领域利用实例较多，，，但有关规范中资料系统并不美满。但愿有关单元组织会商并美满现行“钛制压力容器”、、
、“资料与焊接”等有关规范中的资料系统，，，以便于设计人员参考。

参考文件

钱江, 王怡, 李瑶. 钛及钛合金在国外舰船上的利用. 舰船科学技术, 2016，，，38(11)：：
：1[1]

杨英丽, 罗媛媛, 赵恒章, 等. 我国舰船用钛合金钻研利用近况.罕见金属资料与工程, 2011，，，40(s2)：：
：538[2]

杨英丽, 苏航标, 郭荻子, 等. 我国舰船钛合金的钻研进展. 中国有色金属学报, 2010，，，20(s1)：：
：1002[3]

孟祥军. 降低钛材价值、、
、推进钛在舰船上的利用. 钛工业进展,2003，，，20(6)：：
：39[4]

姜建伟, 曲银化, 刘正红. 我国航海级钛及钛合金近况思虑. 船舶资料与工程利用学术会讨论文集//中国造船工程学会. 敦煌,2012[5]

陈军, 赵永庆, ；. 中国船用钛合金的钻研和发展. 资料导报,2005(6)：：
：67[6]

王镐, 祝建雯, 何瑜, 等. 钛在舰船领域的利用近况及瞻望. 钛工业进展, 2003(6)：：
：42[7]

周文萌. 船用钛合金设备资料及制备技术钻研进展评述. 化工治理, 2017(21)：：
：92[8]

陈军, 王廷询, 周伟, 等. 国内外船用钛合金及其利用. 钛工业进展, 2015，，，32(6)：：
：8[9]

匡蒙生, 胡伟民, 郭爱红, 等. 钛及钛合金在美水师舰船上的利用. 鱼雷技术, 2012，，，20(5)：：
：331[10]

李文跃, 王帅, 刘涛, 等. 大深度载人潜水器耐压壳结构钻研近况及最新进展. 中国造船, 2016，，，57(1)：：
：210[11]

王文杰. 高机能先进舰船用合金资料的利用近况及瞻望. 资料导报, 2013，，，27(7)：：
：98[12]

范丽颖, 刘俊玲, 安红. 钛在海洋工程上的利用近况及远景瞻望.中国金属传递, 2006(Z2)：：
：25[13]

方志刚, 刘斌, 李国明, 等. 舰船设备资料系统发展与需要分析.中国资料进展, 2014，，，33(7)：：
：385[14]

作者简介：：
：海敏娜 (1987—)，，，女，，，陕西宝鸡人，，，工程师，，，硕士，，，2015 年毕业于西安构筑科技大学资料加工工程专业，，，工作于宝鸡钛业股份有限公司，，，重要从事与海洋设备领域用钛有关的钻研。通讯地址：：
：721013 陕西省宝鸡市渭滨区高新大道 88 号，，，E-mail：：
：haiminna@126.com。