钛合金在船舶海水管系的应用

1、钛合金在船舶海水官系的应用船舶海水管路是船舶推进保障系统、发电机保障系统和辅助系统的重要组 成部分，对保障船舶动力装置、辅助机械和设备的正常工作具有重要作用。管系 的漏损对船舶的影响近次与主机，占第二位。多年以来，我国的船舶海水管系以铜制设计为主，从2000年以来，耐腐蚀 性能优良的B10合金替代原来的紫铜在船舶海水管系中大量应用，大大改善了我 国船舶海水管系的腐蚀破损问题。但随着我国远洋战略的实施和船舶行业的发展， 海水管系的腐蚀问题依然严峻。B10合金的极限设计流速为3.6m/s，无法满足现 代船舶高海水流速的要求。B10合金海水管路设计时不同海水系统对应有不同的 流速限制，而部分管道关闭

2、造成局部管道实际流速超出设计流速的情况时有发生。 另外在海水管系方向发生改变的部位，管路内海水实际流速通常也会超出设计流 速。同时，随着世界经济的发展，工业对海水造成的污染也不断加剧，对海水管 路的耐腐蚀性能提出了更高的要求。以上几种情况导致海水管系的腐蚀问题依然 突出。钛合金具有优良的耐海水腐蚀性能，被称为“海洋金属”。具有低比重、力 学性能优良等特点。同时钛合金具有优良的耐冲刷腐蚀性能（见图1），作为海 水管系使用，服役期限不少于40年。粉憎到盛海冰恭速m/=图1不同海水流速下材料耐腐蚀性能由于钛合金同时具有较高的强度，可以使管材的壁更薄，从而减轻管系的 重量。世界各国都非常重视钛合金在海

3、水管路上的应用研究工作。俄罗斯和美国 已成功将钛合金应用于各类动力的潜艇、水面舰船。如美国海军对薄壁钛合金管 从费效角度进行评价，作为水面舰船海水管系的候选管材，钛合金可以减轻管路 的腐蚀和冲刷破坏，但钛合金与其它材料的电偶不匹配，材料之间的电绝缘造价 较高。钛合金在海水中的腐蚀电位较高，容易造成与之相连的其它金属的加速腐 蚀，因此，钛合金在海水管路中使用时，必须加强电绝缘防护。以避免海水管系 中、海水管系与船体间的电偶腐蚀发生。通常采用的方法是电绝缘连接，即用各 种惰性材料（包括密封材料）制成垫片、套管，插入法兰连接中，使两法兰阴极 之间的导电通路被断开。近年来，钛合金的绝缘防护技术不断发展

4、，如热氧化、 阳极氧化、微孤氧化等技术已有较好的技术积累和应用经验。这些新技术的发展 和应用为钛合金在海水管路的应用提供了有力的技术支持。钛合金具有良好的生物兼容性，在海水管系的应用时，易生长海生物造成管径减 小，甚至堵塞（如图2），从而影响系统运行。针对这一问题，国内已有单位开 展系统的研究工作。目前常用的有涂防污漆、电解铜铝防污和电解氯气防污等手 段。因目前国内采用钛合金海水管系的船舶较少，以上几种方法的应用实践较少。 其中电解氯气防污在滨海电厂的钛合金管路得到较多应用，使用效果良好。图2被海生物堵塞的钛合金管路钛合金在海水管系的应用是一个系统的工程，除了管材材料规格齐全和电 绝缘技术成熟，还要有防污技术、泵阀、管件材料制备技术、成熟的焊接技术等 配套产品的工艺技术储备。目前，国内已制备了钛合金管件的国标和船用标准， 也有部分厂家具备了多种规格钛合金管件的供货能力，国内船舶海水管路中采用 钛合金阀门的型号仅有很少的小型船只，应用经验较少，相关的设计和研究工作 开始也较晚，尚无法为大规模应用提供足够的技术和供货保障。钛合金海水管系 所需的焊接技术