티타늄 및 티타늄 합금 재료는 선박 고정 장치 및 선실 시설을 제외하고는 선박에 널리 사용되며 모든 대형 장비 및 부품은 전자 정보 시스템, 전원 시스템, 보조 시스템, 선체 구조, 추진 시스템과 같은 티타늄 및 티타늄 합금 재료를 사용할 수 있습니다. 등. 외국 티타늄 합금 재료는 주로 선체 구조 재료, 선박 펌프, 밸브, 파이프 및 기타 부속품, 동력 장치, 열교환 기, 콘덴서, 냉각기, 증발기, 음향 장치 등에 사용됩니다. 국내 티타늄 합금 재료는 주로 심해 잠수정, 파워 드라이브, 선상 레이더, 전자 장비, 패스너 등에 사용됩니다.
1. 내압 하우징
선박 분야에서는 심해 잠수정과 잠수함이 주로 티타늄 합금 내압 쉘에 사용됩니다. 높은 비강도, 우수한 내식성 및 비자성 특성과 같은 티타늄 합금의 특성은 심해 장비의 내압 쉘 제조를 위한 고품질 재료입니다.
러시아는 핵 잠수함에 티타늄 합금 내압 포탄을 사용한 최초의 국가이자 세계 기술 리더이기도 합니다. 1960년대부터 러시아(구소련)는 일련의 티타늄 합금 잠수함을 제조했습니다. 초기에 러시아는 시험정인 661호 티타늄 합금 순항미사일 핵잠수함을 제작했다. 이후 러시아는 "알파"급 티타늄 합금 잠수함 7척, "마이크"급 잠수함 1척, "시에라"급 잠수함 4척을 연속적으로 제작했다. 이 핵잠수함은 모두 공격형이며, "알파"급 티타늄 합금 잠수함은 3000톤의 티타늄 합금을 사용한다. 러시아에서 만든 "Typhoon"급 핵잠수함은 세계에서 가장 큰 부피와 톤수를 가진 잠수함이며 티타늄 소비량은 9000t에 이릅니다.
현재 러시아의 최신 "보레이"급 핵잠수함도 티타늄 합금 내압 쉘을 사용하고 있습니다.
티타늄 합금 압력 선체의 또 다른 중요한 용도는 심해 잠수정입니다. "Jiaolong" 유인 잠수정은 우리나라에서 독자적으로 개발한 유인 잠수정으로 설계 최대 수심은 7000미터 이상입니다. "Jiaolong" 유인 잠수정의 내압 쉘은 티타늄 합금으로 만들어졌습니다. 현재 세계 주요 심도 유인 잠수정의 대부분은 내압 쉘의 준비 재료로 티타늄 합금 재료를 사용합니다. 예를 들어, 미국의 Alvin과 NewAlvin, 중국의 Jiaolong, 프랑스의 Nautile, 일본의 Shinkai 6500과 같은 대심도 유인 잠수정의 외피 재료는 모두 티타늄 합금이다[9]. 티타늄 합금은 심해 수중 압력 쉘을 위한 선택 재료가 되었습니다.
2. 동력추진장치
해수 및 해양 기후의 영향으로 인해 선박의 프로펠러 재료는 높은 부식 피로 강도와 캐비테이션 저항성이 요구됩니다. 구리 합금 및 강철과 비교하여 티타늄 합금은 부식 피로 강도 및 캐비테이션 저항에 이점이 있습니다. 또한 티타늄 합금의 밀도가 낮기 때문에 동일한 규모의 프로펠러를 만들 때 일반적으로 사용되는 다른 재료에 비해 티타늄 합금 프로펠러의 질량이 작습니다. 따라서 티타늄 합금 프로펠러를 사용하는 선박은 보다 효율적으로 운전할 수 있습니다. 티타늄 합금 프로펠러의 높은 부식 피로 강도 및 캐비테이션 저항과 결합하여 프로펠러의 유지 보수가 더 쉬워지고 프로펠러의 수명이 연장됩니다. 티타늄 합금은 이상적인 선박 프로펠러 재료입니다.
러시아, 영국 등은 이미 1960년대부터 선박에 티타늄 합금 프로펠러를 사용하기 시작했습니다. 예를 들어, 러시아는 "알파"급과 "마이크"급 핵 잠수함에 티타늄 합금 프로펠러를 사용합니다. 미국은 또한 많은 선박에 티타늄 합금 프로펠러를 사용했습니다. 예를 들어, 미 해군의 50t급 연구 잠수함 사냥꾼은 직경 812.8mm의 3날 분리형 초공동 티타늄 합금 프로펠러를 사용합니다.
"Ashville" 고속 포함은 4날 가변 피치 티타늄 합금 프로펠러를 사용합니다. 미국의 대형 군용 수중익선 "플레인뷰(Plainview)"는 Ti-6Al-4V 소재로 제작된 직경 1.52m, 4날, 탈착식 초공동 티타늄 합금 프로펠러를 사용합니다. 우리나라도 다양한 티타늄 합금 프로펠러를 성공적으로 개발하여 많은 선박에 성공적으로 사용했습니다. 예를 들어, Ti-5Al-2.5Sn 및 Ti-6Al-4V 티타늄 합금 수중익선 프로펠러는 1972년에 성공적으로 개발되었으며 지금까지 많은 선박에 사용되었습니다. . 수년간의 사용 결과 티타늄 합금 프로펠러는 내식성이 강하고 수명은 기존 구리 합금 프로펠러의 3배입니다.
선박 프로펠러 외에도 티타늄 합금 소재는 선박 엔진에도 사용됩니다. 예를 들어 러시아에서 만든 원자력 쇄빙선은 티타늄 합금 재료를 포함하는 증기 엔진을 사용합니다. 티타늄 합금 동력 추진 장치를 사용하면 항해시 지구 자기장 선을 절단하여 발생하는 큰 유도 전류에 의해 선박이 영향을 받는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 티타늄 합금 소재는 미국 SES-100A 테스트 보트 및 일본 "PT-10" 어뢰 보트와 같은 일부 선박의 워터 제트 추진 장치에도 사용됩니다. 그들의 워터 제트 추진 장치는 산업용 순수 티타늄 및 티타늄 합금 단조품을 사용하여 장치의 품질을 낮추고 워터 제트 추진 장치의 효율성을 향상시킵니다.
3. 펌프, 밸브, 파이프 및 기타 액세서리
선박의 배관 시스템 운영에 대한 러시아의 요구 사항은 구조 재료가 도크에서 첫 번째 수리 전에 8~9년의 사용 수명을 가져야 하며 시스템이 완전히 교체되기 전에 사용 수명이 15년 이상이어야 한다는 것입니다. . 이 요건은 모든 등급의 선박이 25~30년 동안 효과적으로 운항할 수 있도록 보장할 수 있습니다. 선박은 바다에서 작동하므로 선박의 펌프, 밸브, 파이프 및 기타 부속품은 해양 환경의 가혹한 테스트에 직면합니다.
러시아 민간 선박의 배관 시스템은 일반적으로 물의 흐름 속도에 따라 M3C 구리 파이프와 MH-5-1 구리 합금 파이프를 선택하고 밸브, 펌프 및 열교환기는 구리 합금을 사용합니다. 동합금 소재를 선박의 관로에 사용할 경우 2년차에 부식 손상이 발생할 수 있어 위에서 언급한 서비스 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 사용 요구 사항을 충족하려면 파이프의 두께를 두껍게 해야 할 수 있으며 동시에 유속을 보장하기 위해 파이프의 직경을 확대해야 합니다. 선박의 전체 배관 시스템은 무게와 비용이 증가합니다.
그러나 러시아 군함의 펌프, 밸브, 파이프 등은 대부분 티타늄 합금 소재를 사용한다. 군함은 오랫동안 사용되어 왔으며 티타늄 합금 파이프, 밸브, 펌프, 열교환 기 및 기타 제품이 해수 부식에 강하고 수명이 길다는 것이 입증되었습니다. 모든 티타늄 소재를 사용하여 선박의 취수 시스템을 제조하면 시스템의 수명을 크게 연장하고 사용의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
미 해군은 선박에 티타늄 합금 배관 시스템을 사용합니다. 전통적인 구리-니켈 합금 파이프라인과 비교하여 티타늄 합금은 내식성이 강하고 고속으로 흐르는 해수(13m/s의 유속)에서도 해수에 의해 침식되지 않으며 특히 작동 매체가 있는 동적 파이프라인에 적합합니다. 해수, 고속, 고압 파이프라인입니다. 따라서 동일한 해수 유속을 확보할 경우 티타늄합금의 높은 내식성으로 관로의 설계가 얇아지고 관로의 직경이 줄어들며 선박이 차지하는 공간이 줄어들고 레이아웃이 향상되고 유지 보수 비용도 절감됩니다. 줄이다. 또한 티타늄 합금의 밀도는 구리-니켈 합금의 약 절반으로 작으며 이로 인해 생산되는 파이프라인의 품질이 낮아 보조 지지 파이프라인에 사용되는 장비가 감소합니다. 선박은 적재량이 적고 연료 소비량이 적습니다.
4. 음향기기
선박의 음향 장치는 소나 돔, 수중 음향 변환기 구성 요소, 마이크, 전화 부품 등의 제조와 같은 티타늄 합금 재료를 사용할 수도 있습니다. 소나는 선박의 수중 표적 탐지에 가장 효과적인 장비입니다. 우리나라에서는 스테인리스 스틸과 섬유강화 FRP를 주로 사용하지만 티타늄합금 소재에 비해 통음성과 내충돌성이 상대적으로 약하다. 러시아는 이미 '쿠르스크' 핵잠수함, '민스크' 항공모함, '키예프' 항공모함 등에 티타늄 합금으로 만든 소나 돔을 적용한 바 있다. 실제 소나 탐지 효과는 비교적 좋은 편이다.
