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。。。

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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。。。