Les navires de guerre sont l'équipement le plus important de la marine, ainsi que les plates-formes pour le transport maritime et les batailles. Les matériaux utilisés pour construire les navires de guerre doivent être capables de résister à la corrosion de l'eau de mer et de l'atmosphère océanique, avoir une résistance spécifique, une plasticité et une ténacité élevées, ainsi qu'une excellente technologie de traitement. En raison de la structure globale du navire est compliquée, la quantité de matériau utilisée est importante avec de nombreuses variétés et spécifications. La sélection de matériaux avec d'excellentes performances pour fabriquer des navires de guerre est la base pour assurer l'intégrité et l'avancement de l'équipement naval.

Alliage de titane qui est utilisé dans la construction de navires et de navires de guerre, principalement basé sur les caractéristiques suivantes de l'alliage de titane : la large gamme de résistance, d'excellentes propriétés mécaniques, les propriétés physiques uniques (y compris magnétiques), une résistance spécifique et une validité de structure élevées, une excellente résistance à la corrosion et à l'érosion, une bonne résistance aux chocs, une bonne usinabilité et soudabilité, un coût raisonnable et une efficacité élevée. Français L'expérience dans l'utilisation d'un grand nombre de matériaux de tuyauterie marine, a confirmé que la durée de vie du système de canalisation dans les matériaux traditionnels est limitée, parmi eux, la corrosion peut se produire dans le système de tuyaux en acier lors de l'utilisation de 1 à 2 ans, la durée de vie du système de tuyauterie CuNi est d'environ 6 à 8 ans, et les tuyaux en alliage de titane dans le système de tuyauterie, les pompes, les vannes, les échangeurs de chaleur et autres équipements peuvent servir plus de 40 ans. Comme l'alliage de titane marin doit être utilisé dans l'environnement marin pendant une longue période, la résistance, la ténacité à la rupture par corrosion sous contrainte et la soudabilité de l'alliage doivent être prises en considération lors de la conception de l'alliage de titane marin.

La Russie est le premier pays au monde à développer et à utiliser l'alliage de titane marin. C'est également le premier pays avec la plus large gamme et la plus grande quantité d'alliages de titane marins, comprenant principalement les alliages de titane pt-7m, pt-1m, pt-3v, 37, 5V et leurs fils de soudage correspondants. Elle a formé des produits en alliage de titane marin de différents niveaux de résistance tels que 490, 585, 686, 785 MPa. L'alliage de titane a été appliqué avec succès dans les parties suivantes du navire et de l'équipement, telles que les colonnes montantes en eau profonde, les conduites d'alimentation, les pompes, les filtres, la conduite maritime, les conduites d'eau potable, les conduites de forage et les eaux souterraines, les échangeurs de chaleur, les pompes à incendie à moteur diesel indépendantes et le système d'extinction d'incendie, la coque de l'équipement en eau profonde, les tuyaux flexibles du système à l'extérieur du puits, les récipients sous pression, la plate-forme de joint de fixation à haute résistance, la solution de traitement de la tuyauterie et du récipient, etc., et successivement dans l'ancienne série de brise-glace atomique de l'Union soviétique "Lénine", "Pôle Nord", "Russie", "L'Union soviétique" et d'autres types de navires de guerre. Le générateur de vapeur en titane sur une série de a été utilisé en toute sécurité pendant 20 à 40 ans sans aucun dommage grave.

L'alliage de titane utilisé par les États-Unis est basé sur le matériau de l'aviation en sélectionnant les alliages de titane avec résistance à la corrosion, soudabilité et résistance à la corrosion sous contrainte dans l'environnement corrosif de l'eau de mer sont sélectionnés, y compris le titane pur, ti-0.3mo-0.8ni, ti-3al-2.5v, ti-6al-4v, ti-6al-4v ELI, ti-3al-8v-6cr-4mo-4zr. En outre, d'autres alliages de titane marins tels que ti-5al-1zr-1sn-1v-0.8mo-0.1si et ti-6al-2nb-1ta-0.8mo ont également été développés en fonction des caractéristiques de l'alliage de titane marin. L'utilisation d'alliages de titane hautes performances sur le navire a un effet significatif sur l'amélioration de la mobilité, de la stabilité et de l'efficacité du navire et sur la réduction de la masse de la coque. Français Les tests de certification ont été menés par la marine américaine dans les années 1990 pour les navires suivants, dont le porte-avions à propulsion nucléaire (CVN), le croiseur lance-missiles (CG-47), le navire bouclier antimissile (FFG-7), le navire de détection d'agents, le navire à deux habitats (MCM), l'eau et la terre, le bateau terrestre (LSD41CV), les bateaux, l'aéroglisseur lu (LVCA), le navire de débarquement d'assaut amphibie (LHD), les navires de ravitaillement en munitions de combat rapide (AOE-6), le navire de surveillance à double coque T-AGOS19 (SWATH), l'embarcation côtière (MHC-51), le destroyer lance-missiles, le DDG-51. Les pièces en alliage de titane qui sont fabriquées dans les systèmes de refroidissement marin, les systèmes d'eau de mer et les systèmes d'extinction d'incendie, les pièces structurelles, les hélices, les systèmes de traitement des eaux usées, les composants électriques, les fixations, etc. sont appliquées dans ces navires ou seront bientôt utilisées en alliage de titane haute performance.

La recherche et l'application de l'alliage de titane marin de la Chine ont commencé dans les années 1960. Après des décennies de développement, un système d'alliage de titane marin relativement complet a été formé, qui peut répondre aux exigences de différents niveaux de résistance pour les navires, les sous-marins et les submersibles en haute mer. Les domaines d'application comprennent la structure de la coque, le système de propulsion, le système d'alimentation, le système d'information électronique, le système auxiliaire, le dispositif spécial, etc. Selon le degré de limite d'élasticité, la limite d'élasticité inférieure à 490 MPa est un alliage de titane à faible résistance, avec une excellente plasticité ; 490 ~ 790 MPa est un alliage de titane de résistance moyenne, supérieur à 790 MPa est un alliage de titane de haute résistance, principalement utilisé dans les pièces résistantes à la chaleur et à la corrosion de l'ingénierie énergétique des navires et dans les machines spéciales des navires.

Les alliages de titane marins japonais comprennent principalement le titane pur, le ti-6al-4v et le ti-6al-4v ELI, qui sont principalement utilisés dans la coque résistante à la pression des submersibles profonds et de divers navires de croisière civils et bateaux de pêche.

Problèmes existants et solutions en cours d'utilisation

3.1 Corrosion caverneuse

Problème de corrosion : il y a de petites fissures dans les joints démontables (brides, joints filetés, etc.) utilisés dans les navires. Il y aura une forte concentration d'ions chlorure et d'ions fluor avec érosion dans ces fissures, ce qui nécessite que l'alliage de titane ait une bonne résistance à la corrosion par fissures à haute température dans l'environnement marin. Français : Dans les échangeurs de chaleur en alliage de titane et les équipements de dessalement de l'eau de mer, l'environnement de travail est de 90 à 250 ℃ et la valeur du pH moyen est de 1,5 à 4,0 (en particulier dans les gisements de sel et de kérosène), et la corrosion par crevasses est très mortelle.

Mesures anticorrosion :

 (1) En ajoutant du Pd et du Ru à l'alliage de titane, on peut améliorer efficacement la résistance à la corrosion par fissures de l'alliage de titane.

(2) Pour effectuer un traitement de surface contenant du Ru/Pd sur la surface de l'alliage de titane, tel que l'infiltration d'éléments Ru/Pd sur la surface de l'alliage de titane ou l'oxydation par micro-arc pour former des oxydes contenant des éléments Ru/Pd sur la surface de l'alliage de titane. Afin de réduire le coût du traitement de surface, des revêtements à gradient contenant des éléments Ru/Pd peuvent également être préparés sur la surface des alliages de titane.

(3) Pour éviter l'hygrosaturation par l'hydrogène et la fissuration par l'hydrogène de l'alliage de titane lorsque la technologie de protection cathodique est utilisée pour protéger la structure en acier, le potentiel est compris entre -800 mV et -1050 mV. 

corrosion galvanique

Lorsque le titane est connecté à l'acier et au cuivre, il est facile d'avoir une corrosion galvanique. Les mesures de protection comprennent :

1. Effectuer l'oxydation thermique, l'oxydation par micro-arc et l'oxydation anodique du tuyau, et former une couche d'oxydation ou une couche de céramique sur la surface métallique pour obtenir une isolation. Français Le film d'oxyde formé par le traitement d'oxydation du tube en titane peut réduire l'effet de polarisation de la cathode de l'alliage de titane de 80 % à 90 %, et la durée de vie du film d'oxyde est la même que celle du tube en titane.

2. Utiliser du caoutchouc asphaltène pour le traitement d'isolation à l'interface où le tuyau, la buse de vanne et l'équipement en acier et en cuivre entrent en contact ;

3. Protéger la bride centrale au niveau de la connexion entre le tube en titane et la buse en acier inoxydable.

corrosion par soudage de grandes pièces structurelles

Les mesures de protection comprennent :

1. Français La coque, le récipient à haute pression, les pièces de traction et d'autres grandes pièces structurelles utilisées sur le navire doivent utiliser un alliage de titane à haute résistance en fonction des exigences de performance de résistance à la pression, et la connexion des pièces de soudage à paroi épaisse en alliage de titane à haute résistance doit avoir une excellente opérabilité dans l'eau de mer, et aucun traitement thermique n'est requis après le soudage.

2. L'alliage de titane TC4 et l'alliage de titane TC4 à faible écart sont utilisés aux États-Unis et en Europe (la teneur en oxygène est contrôlée à 0,13 % ); L'alliage de titane marin pt-3v, 37, 5V a été développé par l'institut central de recherche des matériaux structurels Prometheus en Russie. La Chine a développé les alliages de titane TA24 et TA31.

3. Pour les grandes pièces structurelles, le traitement thermique ne peut pas être effectué après le soudage et des contraintes de traction existent à la surface, ce qui réduit considérablement la résistance à la corrosion et la résistance à la fatigue des composants en alliage de titane. La surface des pièces à souder peut être traitée par choc ultrasonique, et la contrainte de traction sur la surface des pièces à souder peut être transformée en contrainte de compression, de manière à améliorer les performances de fatigue.

Perspectives de développement de l'alliage de titane marin en Chine

Pour la recherche sur les matériaux, la recherche sur les performances de l'alliage de titane dans l'environnement marin doit être menée par la Chine dans l'alliage de titane marin, notamment :

(1) L'influence des conditions de travail (température, valeur du pH, composition de la solution), du mode de contrainte (état libre, flexion inverse, torsion) et de la charge alternée sur la fatigue par corrosion, le taux de croissance des fissures de fatigue et la ténacité à la rupture par corrosion sous contrainte de l'alliage de titane dans l'air et l'eau de mer ;

(2) L'influence de la technologie de traitement sur le type de texture (texture radiale, texture axiale) et le type de texture sur les propriétés de la technologie de traitement des tuyaux (évasement, aplatissement, grenaillage) de l'alliage de titane tuyau;

(3) L'étude du mécanisme de résistance à la corrosion de l'alliage de titane par les traces d'éléments Pd et Ru dans un environnement H2S et Cl-;

(4) L'évaluation des performances de traction et de fatigue de l'alliage de titane dans un environnement d'irradiation;

(5) La recherche sur le contrôle de la déformation de soudage et la correction de différentes formes de soudage d'alliage de titane résistant à la corrosion.