วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียม Gr1 ในเรือมีการใช้งานที่หลากหลาย นอกเหนือจากทรัพย์สินของเรือและสิ่งอำนวยความสะดวกในห้องโดยสารนอกเหนือจากอุปกรณ์ขนาดใหญ่ทั้งหมด ชิ้นส่วนและส่วนประกอบอาจนำไปใช้กับวัสดุโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียม เช่น ระบบข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ , ระบบไฟฟ้า, ระบบเสริม, ส่วนประกอบโครงสร้างตัวถัง, ระบบขับเคลื่อนและอื่น ๆ วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมจากต่างประเทศส่วนใหญ่จะใช้ในวัสดุโครงสร้างตัวถัง ปั๊มเรือ วาล์ว ท่อและอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยพลังงาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ เครื่องทำความเย็น เครื่องระเหย อุปกรณ์อะคูสติก ฯลฯ วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมในประเทศส่วนใหญ่จะใช้ในเรือดำน้ำลึก อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยพลังงาน เรดาร์ทางเรือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวยึดและอื่น ๆ
1. เปลือกทนแรงดัน
ในสนามกองทัพเรือ การใช้งานหลักของเปลือกทนแรงดันโลหะผสมไทเทเนียมคือเรือดำน้ำลึกและเรือดำน้ำ ความแข็งแรงเฉพาะของโลหะผสมไททาเนียม ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ไม่เป็นแม่เหล็ก และคุณสมบัติอื่นๆ ทำให้กลายเป็นวัสดุคุณภาพสูงสำหรับการผลิตเปลือกทนแรงดันสำหรับอุปกรณ์ใต้ทะเลลึก
รัสเซียเป็นประเทศแรกที่ใช้ตัวเรือทนแรงดันโลหะผสมไทเทเนียมกับเรือดำน้ำนิวเคลียร์ และยังเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีของโลกอีกด้วย นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา รัสเซีย (อดีตสหภาพโซเวียต) ได้สร้างเรือดำน้ำไทเทเนียมจำนวนหนึ่ง ในตอนแรก รัสเซียได้สร้างเรือดำน้ำนิวเคลียร์ติดขีปนาวุธไทเทเนียม หมายเลข 661 ซึ่งเป็นเรือทดสอบ ต่อมา รัสเซียได้สร้างเรือดำน้ำไทเทเนียมชั้นอัลฟ่าเจ็ดลำ เรือดำน้ำชั้นแม็คหนึ่งลำ และเรือดำน้ำชั้นซีราสี่ลำ เรือดำน้ำนิวเคลียร์เหล่านี้เป็นประเภทการโจมตีทั้งหมด ซึ่งมีปริมาณโลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้ในเรือดำน้ำไทเทเนียมระดับ "อัลฟ่า" ถึง 3,000 ตัน เรือดำน้ำนิวเคลียร์ระดับ "ไต้ฝุ่น" ที่ผลิตในรัสเซียเป็นเรือดำน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกในแง่ของปริมาตรและระวางน้ำหนัก และปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในเรือลำนี้สูงถึง 9000 ตัน ปัจจุบันเรือดำน้ำชั้น "เหนือ" ของรัสเซียรุ่นล่าสุดเป็นเรือที่ใหญ่ที่สุดในโลกในแง่ของปริมาณและน้ำหนัก เรือดำน้ำนิวเคลียร์คลาส "God of the North Wind" รุ่นล่าสุดของรัสเซียยังใช้เปลือกที่ทนทานต่อแรงดันของโลหะผสมไทเทเนียม
ความคืบหน้าการวิจัยและการประยุกต์ใช้โลหะผสมไทเทเนียม
การใช้งานที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเปลือกต้านทานแรงดันโลหะผสมไทเทเนียมคือเรือดำน้ำลึก เรือดำน้ำควบคุมด้วยคนขับ "เจียวหลง" เป็นเรือดำน้ำควบคุมด้วยคนขับที่จีนพัฒนาขึ้นเอง ซึ่งออกแบบมาเพื่อการดำน้ำลึกสูงสุดมากกว่า 7,000 เมตร "เปลือกทนแรงดันของ Jiaolong ใช้โลหะผสมไทเทเนียม ในปัจจุบัน เรือดำน้ำที่มีคนขับรายใหญ่ส่วนใหญ่ของโลกที่มีความลึกมากใช้วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุเตรียมสำหรับเปลือกทนแรงดัน ตัวอย่างเช่น United States Alvin และ NewAlvin "Jiaolong" ของจีน, Nautile ของฝรั่งเศส, Shinkai6500 ของญี่ปุ่น และวัสดุเปลือกดำน้ำลึกขนาดใหญ่อื่น ๆ เป็นโลหะผสมไทเทเนียม [9] โลหะผสมไทเทเนียมกลายเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับเปลือกทนแรงดันของเรือดำน้ำลึก
2. อุปกรณ์ขับเคลื่อนกำลัง
ใบพัดของเรือได้รับผลกระทบจากน้ำทะเลและสภาพอากาศในมหาสมุทร วัสดุใบพัดต้องมีความแข็งแรงเมื่อยล้าจากการกัดกร่อนสูงและทนต่อการเกิดโพรงอากาศ เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมทองแดงและเหล็กกล้า โลหะผสมไททาเนียมมีข้อได้เปรียบในด้านความแข็งแรงล้าจากการกัดกร่อนและความต้านทานต่อการเกิดโพรงอากาศ นอกจากนี้ เนื่องจากโลหะผสมไทเทเนียมมีความหนาแน่นน้อย เมื่อทำใบพัดที่มีขนาดเท่ากัน มวลของใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมจึงมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับวัสดุที่ใช้กันทั่วไปอื่นๆ เป็นผลให้เรือที่ใช้ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมมีประสิทธิภาพการขับเคลื่อนที่สูงขึ้น เมื่อรวมกับความแข็งแรงล้าจากการกัดกร่อนสูงและความต้านทานต่อการเกิดโพรงอากาศของใบพัดโลหะผสมไทเทเนียม การบำรุงรักษาและการบริการจะง่ายขึ้น ช่วยยืดอายุการใช้งานของใบพัด โลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับใบพัดของกองทัพเรือ
รัสเซีย อังกฤษ และต้นทศวรรษ 1960 เริ่มพยายามใช้ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมบนเรือ เช่น รัสเซียในชั้น "อัลฟ่า" และเรือดำน้ำนิวเคลียร์ชั้น "ไมค์" ก็ใช้ใบพัดไทเทเนียม สหรัฐอเมริกายังอยู่ในเรือหลายลำที่ใช้ใบพัดไทเทเนียม ตัวอย่างเช่น กองทัพเรือสหรัฐฯ ในประเภท 50t ของนักล่าเรือดำน้ำวิจัย โดยใช้ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมสุญญากาศพิเศษที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 812.8 มม. แบบสามใบ ถอดออกได้ เรือปืนความเร็วสูง "แอชวิลล์" ใช้ใบพัดไทเทเนียมระยะพิทช์แปรผันสี่ใบ เรือไฮโดรฟอยล์ขนาดใหญ่ของกองทัพสหรัฐฯ "Plainview" ใช้งานโดยวัสดุ Ti-6Al-4 V ที่ผลิตเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.52 ม. ใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมแบบสี่ใบ ถอดออกได้ มีช่องอากาศพิเศษ จีนยังประสบความสำเร็จในการพัฒนาใบพัดโลหะผสมไทเทเนียมหลายแบบ และประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในเรือหลายลำ ตัวอย่างเช่น ในปี 1972 การพัฒนาใบพัดไฮโดรฟอยล์โลหะผสมไทเทเนียม Ti-5Al-2.5Sn และ Ti-6Al-4V ที่ประสบความสำเร็จได้ถูกนำมาใช้กับ จำนวนเรือ ผลการใช้งานหลายปีแสดงให้เห็นว่าความต้านทานการกัดกร่อนของใบพัดโลหะผสมไทเทเนียม อายุการใช้งานของมันคือใบพัดโลหะผสมทองแดงแบบดั้งเดิมมากกว่า 3 เท่า
นอกจากใบพัดของเรือแล้ว วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมยังใช้ในเครื่องยนต์ของเรืออีกด้วย เช่นเรือตัดน้ำแข็งพลังงานปรมาณูที่ผลิตในรัสเซียโดยใช้วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมที่มีเครื่องยนต์ไอน้ำ การใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนพลังงานโลหะผสมไทเทเนียมสามารถทำให้เรือในการนำทางไม่ถูกตัดโดยเส้นแรงแม่เหล็กของโลกและสร้างกระแสเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ นอกจากนี้ เรือบางลำที่ใช้เครื่องขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำยังใช้วัสดุโลหะผสมไทเทเนียม เช่น เรือทดสอบ SES-100A ของสหรัฐอเมริกา และเรือตอร์ปิโด "PT-10" ของญี่ปุ่น อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำของพวกเขาใช้ไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมและโลหะผสมไทเทเนียมตีขึ้นรูป ช่วยลดคุณภาพของอุปกรณ์ ปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำ
3. ปั๊ม วาล์ว ท่อ และอุปกรณ์อื่นๆ
ข้อกำหนดของรัสเซียสำหรับการทำงานของระบบท่อบนเรือคือ วัสดุโครงสร้างควรรับประกันอายุการใช้งาน 8 ถึง 9 ปีก่อนการเทียบท่าครั้งแรกเพื่อการซ่อมแซม และไม่น้อยกว่า 15 ปีก่อนการเปลี่ยนระบบโดยสมบูรณ์ ข้อกำหนดนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเรือทุกประเภทสามารถให้บริการได้อย่างมีประสิทธิผลเป็นเวลา 25-30 ปี เรือทำงานในทะเล ดังนั้นปั๊ม วาล์ว ท่อ และอุปกรณ์อื่นๆ บนเรือจึงต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง
ระบบท่อของเรือพลเรือนรัสเซียโดยทั่วไปใช้ท่อทองแดง M3C, ท่อโลหะผสมทองแดง MH-5-1 ตามความเร็วของการไหลของน้ำ ในขณะที่วาล์ว ปั๊ม และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใช้โลหะผสมทองแดง หากท่อของเรือใช้วัสดุโลหะผสมทองแดง ในปีที่สองอาจมีความเสียหายจากการกัดกร่อน เป็นเรื่องยากที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดข้างต้นสำหรับการใช้งาน เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด อาจจำเป็นต้องเพิ่มความหนาของท่อ และในขณะเดียวกัน เพื่อให้มั่นใจว่าความเร็วของน้ำไหล ก็จำเป็นต้องขยายเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ น้ำหนักและราคาของระบบท่อโดยรวมของเรือเพิ่มขึ้น
อย่างไรก็ตาม ปั๊ม วาล์ว และท่อของเรือรบรัสเซียมักทำจากโลหะผสมไทเทเนียมมากกว่า เรือรบให้บริการมาเป็นเวลานาน และการใช้งานได้พิสูจน์แล้วว่าท่อโลหะผสมไทเทเนียม วาล์ว ปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลสูงและมีอายุการใช้งานยาวนาน หากใช้ระบบการบริโภคน้ำของเรือที่ผลิตไทเทเนียมทั้งหมดสามารถยืดอายุของระบบได้อย่างมากและปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการใช้งาน
กองทัพเรือสหรัฐฯ ใช้ระบบท่อโลหะผสมไทเทเนียมบนเรือ เมื่อเทียบกับท่อโลหะผสมทองแดง-นิกเกิลแบบดั้งเดิม ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมไททาเนียม แม้ในการไหลของน้ำทะเลความเร็วสูง (อัตราการไหลของ 13m/s) จะไม่เป็นการกัดกร่อนของน้ำทะเลกำจัดสิ่งสกปรก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสื่อการทำงานสำหรับการเคลื่อนที่ของน้ำทะเล , อัตราการไหลสูง, ท่อแรงดันสูง ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำทะเลไหลเท่ากัน ความต้านทานการกัดกร่อนสูงของโลหะผสมไททาเนียมช่วยให้การออกแบบท่อบางลง เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะเล็กลง พื้นที่ที่ครอบครองเรือจะเล็กลง ความยืดหยุ่นของการจัดเรียงของการเพิ่มประสิทธิภาพของ ค่าบำรุงรักษาก็ลดลงเช่นกัน นอกจากนี้ ความหนาแน่นต่ำของโลหะผสมไททาเนียม ซึ่งเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล ช่วยให้สามารถผลิตท่อที่มีมวลน้อยลง ซึ่งส่งผลให้ปริมาณอุปกรณ์ที่ใช้ในการรองรับท่อลดลง น้ำหนักบรรทุกบนเรือน้อยลงและการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงลดลง
4.อุปกรณ์อะคูสติก
อุปกรณ์อะคูสติกบนเรือยังสามารถใช้วัสดุโลหะผสมไททาเนียม เช่น ตัวเบี่ยงโซนาร์ ส่วนประกอบทรานสดิวเซอร์พลังน้ำ ไมโครโฟน ชิ้นส่วนโทรศัพท์ และการผลิตอื่นๆ โซนาร์เป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการตรวจจับเป้าหมายใต้น้ำ ประเทศของเราส่วนใหญ่ใช้สแตนเลสและไฟเบอร์กลาสเสริมใย แต่เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะผสมไทเทเนียม ประสิทธิภาพการส่งผ่านเสียงและความต้านทานแรงกระแทกค่อนข้างอ่อนแอ รัสเซียได้รับตัวเบี่ยงโซนาร์โลหะผสมไทเทเนียมที่นำไปใช้กับเรือดำน้ำนิวเคลียร์ "เคิร์สค์" เรือบรรทุกเครื่องบิน "มินสค์" เรือบรรทุกเครื่องบิน "เคียฟ" ฯลฯ ผลการตรวจจับโซนาร์จริงจะดีกว่า
เรือเป็นส่วนสำคัญของอำนาจทางทะเลของประเทศ และจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเลือกวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับการต่อเรือ วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมมากมาย และสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการต่อเรือ การวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้โลหะผสมไทเทเนียมสำหรับเรือในอำนาจทางทหารของโลกได้รับการพัฒนามานานหลายทศวรรษ และมีกรณีที่ประสบความสำเร็จมากมายในการใช้โลหะผสมไทเทเนียมในตัวเรือ อุปกรณ์ขับเคลื่อนกำลัง ท่อ โซนาร์ ฯลฯ ปัจจุบันประเทศเหล่านี้ยังคงใช้ไทเทเนียม โลหะผสมสำหรับเรือ ปัจจุบันประเทศเหล่านี้ยังคงถือว่าโลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุใหม่ที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์และเน้นการวิจัยและการประยุกต์ใช้โลหะผสมไทเทเนียม ในอนาคต จะมีวัสดุโลหะผสมไททาเนียมที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมและรูปแบบการใช้งานที่ประสบความสำเร็จเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ
