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航母建造用特种钢材性能要求

2017-12-04 09:40:24
作者:本网整理
来源:商合供应链

航母用高强度大宽厚板是建造航母的关键,而我国航母用大单重高强度大宽厚板坯是目前建造航母的瓶颈。航母用钢板要承受舰载机起降的沉重强大的冲击和高摩擦力,还要承受喷气式飞机高达几千度的火焰烧蚀。中国已拥有生产航母甲板的“世界轧机之王”的5.5米特宽厚板轧机。

    航母用高强度大宽厚板是建造航母的关键,而我国航母用大单重高强度大宽厚板坯是目前建造航母的瓶颈。航母用钢板要承受舰载机起降的沉重强大的冲击和高摩擦力,还要承受喷气式飞机高达几千度的火焰烧蚀。中国已拥有生产航母甲板的“世界轧机之王”的5.5米特宽厚板轧机。


    航母需要的钢材强度通常要比普通舰船所用的钢材高很多,特别是甲板部分的钢材要应付飞机引擎喷射出来的热气,对钢材的耐热性要求很高。如果建造4万吨的中型航母就需要2万吨钢材,如建造一艘7.5万吨级的大型航空母舰,则需用各种特殊品种厚钢板4万多吨,确保特种钢材是航母建造的关键技术点。


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    大型航空母舰需要的钢板品种规格繁多,一般可分为船体板、装甲板及结构板三大类。下面让我们来分别看一看航母不同地方需要的钢材情况。


    船体用钢板


    要求比较低,基本上就是潜艇用的耐压板,屈服强度通常为450兆帕和550兆帕,钢板厚度为22~28毫米。船体的水下部分为了防止鱼雷与潜艇导弹的轰击,采用钢板厚度达150~203毫米。也有制成双层或三层船体,当外层钢板被击穿时,还有一层保护层,这样就增强了航母的抗打击能力。以前的航空母舰还在易受攻击的部分采用增挂装甲板的方式,以抵御各种意外的攻击。航母需要的另外一种钢材就是装甲钢板。


    装甲钢板


    一般用在最为关键的核心部位。航母上有两个地方最重要,一个是指挥中心,指挥中心是航空母舰钢板最厚的部分,最厚达330毫米,有点类似坦克用的装甲钢板;另外一个地方是航母的动力系统。如果航母的机舱被破坏,那么航母就变成了挨打的活靶子,因此,机舱也要重点保护。重点保护的方式就是用装甲钢板。此外,炮台等地方也要用防弹装甲板进行保护。航母用钢的最重要部分是结构用钢板。


    结构板


    主要用于飞机跑道、隔仓及船体结构等,尤其是飞机跑道,要求极高。首先,要求飞行甲板能够承载20~30吨舰载机起飞和降落的沉重冲击。其次,要承受喷气式飞机高达几千度的火舌的烘烤。所以,飞行甲板的屈服强度一般要达到800兆帕。还有,飞行甲板的厚度不能太厚,一般是40~50毫米,且要求不平度达5毫米/米以下,否则会影响飞机升降的质量。更重要的是,飞行甲板的板面越大越好,要尽量减少焊缝。总而言之,航用的结构钢板要求高强度、小厚度、大面积、能够在恶劣环境中使用。


    目前,世界上能制造航母、潜艇用钢的只有美国、日本、法国、俄罗斯等少数几个国家。其中,质量最好的还得数美国。


    美国用来制造航母飞行甲板的钢的屈服强度一般在850兆帕左右。他们现在已经开发了两个系列的特种钢。一种是HY系列特种钢材。HY-80是一种镍铬和加入钛的合金钢,屈服强度在800兆帕左右,是制造航母或者造核潜艇最佳钢材。用这种钢制造的潜艇,能下潜2000米,而后美国又在HY-80钢的基础上,发展了屈服强度不低于686兆帕的HY-100钢,相比于HY-80提高了钢的耐蚀性、强度,改善焊接性、成型性与机加工性等,其也是当前美国海军航母重要部位的主要材料。


    另外一种是HSLA型钢材。HSLA-80钢是美国20世纪80年代研制成功的新型高强度、高韧性结构钢。该型钢已部分或全部取代HY-80钢用于建造大型水面舰艇,如驱逐舰、巡洋舰和航空母舰等,其中尼米兹级核动力航母的某些结构采用此钢种。HSLA-100钢是美国为新建的航母壳体和先进的攻击型核潜艇(非耐压壳体)而研制的钢,HSLA -100是一种含碳量低,铜沉淀强化钢,合金元素含量比HSLA -80的要高,屈服强度约为690兆帕,其性能已达到HY-100钢的水平,板厚可达100毫米。HSLA-100钢的第一批订货是用于核动力航母“斯坦尼斯”号(CVN-74)。这种型号钢板由于采用了尖端低合金技术,其硬度超强,重量非常小,因此建造构件非常轻便,并且成本还很低。用HSLA-100这种特殊用钢建造的福特级航母,其整体重量减轻了很多,建造成本也节省许多。如果在航母舰体外壳上使用这种特种钢,它能够在提供相同或者更长的使用寿命情况下,比采用传统高强度钢建造的舰体外壳更薄,重量更轻。


    俄罗斯的AK系列镍铬加钛合金钢是世界上屈服强度最高的材料,可达1000MPa,除了用来制造航母,还用来制造需要深潜的核潜艇。


    法国生产的“软钢”屈服强度是550MPa左右,英国的无敌级航母使用的就是法国软刚,但基于这样的材料屈服度比较底,一般仅仅用于制造小型垂直起降或者直升飞机航母,讽刺的是法国自己的“戴高乐号”航空母舰用的却是美国的HY-80钢。


    日本制造的特种合金钢,屈服强度基本在450MPa左右,日本的潜艇和两硒攻击舰都使用了本国出产的特种钢材。

 

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责任编辑:王元


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标签: 航母, 建造, 特种钢材

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