Titanyum ve titanyum alaşımlı malzemeler gemilerde yaygın olarak kullanılmaktadır, gemi demirbaşları ve kabin tesisleri hariç, elektronik bilgi sistemleri, güç sistemleri, yardımcı sistemler, tekne yapıları, sevk sistemleri gibi tüm büyük ekipman ve parçalar titanyum ve titanyum alaşımlı malzemeler kullanabilir, vb. Yabancı titanyum alaşımlı malzemeler esas olarak tekne yapısal malzemelerinde, gemi pompalarında, valflerde, borularda ve diğer aksesuarlarda, güç tahriklerinde, ısı eşanjörlerinde, kondansatörlerde, soğutucularda, buharlaştırıcılarda, akustik cihazlarda vb. kullanılır; yerli titanyum alaşımlı malzemeler esas olarak derin dalgıçlarda, güç tahriklerinde, gemi radarlarında, elektronik cihazlarda, bağlantı elemanlarında vb. kullanılır.
1. Basınca dayanıklı gövde
Gemiler alanında, derin dalgıçlar ve denizaltılar, esas olarak titanyum alaşımlı basınca dayanıklı mermiler için kullanılır. Titanyum alaşımının yüksek özgül mukavemet, iyi korozyon direnci ve manyetik olmayan özellikler gibi özellikleri, onu derin deniz ekipmanlarının basınca dayanıklı kabuklarının üretimi için yüksek kaliteli bir malzeme haline getirir.
Rusya, titanyum alaşımlı basınca dayanıklı mermileri nükleer denizaltılarda kullanan ilk ülke ve aynı zamanda dünyanın teknoloji lideri. 1960'lardan beri Rusya (eski Sovyetler Birliği) bir dizi titanyum alaşımlı denizaltı üretti. Başlangıçta Rusya, bir test botu olan No. 661 titanyum alaşımlı seyir füzesi nükleer denizaltısını üretti. Daha sonra Rusya arka arkaya 7 adet "Alpha" sınıfı titanyum alaşımlı denizaltı, 1 adet "Mike" sınıfı denizaltı ve 4 adet "Sierra" sınıfı denizaltı üretti. Bu nükleer denizaltıların tamamı saldırı tipi olup, "Alpha" sınıfı titanyum alaşımlı denizaltı, 3000 ton titanyum alaşımı kullanmaktadır. Rusya'da yapılan "Typhoon" sınıfı nükleer denizaltı, dünyanın en büyük hacim ve tonajına sahip denizaltısı olup, titanyum tüketimi 9000 tonu bulmaktadır.
Şu anda, Rusya'nın en yeni nesil "Borei" sınıfı nükleer denizaltıları da titanyum alaşımlı basınca dayanıklı mermiler kullanıyor.
Titanyum alaşımlı basınçlı teknenin bir diğer önemli uygulaması derine daldırılabilir. "Jiaolong" insanlı denizaltı, ülkem tarafından bağımsız olarak geliştirilen ve 7,000 metreden fazla tasarlanmış maksimum dalış derinliğine sahip insanlı bir denizaltıdır. "Jiaolong" insanlı dalgıç aracının basınca dayanıklı kabuğu titanyum alaşımından yapılmıştır. Şu anda, dünyanın en büyük büyük derinlikli insanlı dalgıçlarının çoğu, basınca dayanıklı mermiler için hazırlık malzemeleri olarak titanyum alaşımlı malzemeler kullanıyor. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Alvin ve NewAlvin, Çin'deki Jiaolong, Fransa'daki Nautile ve Japonya'daki Shinkai 6500 gibi geniş derinlikli insanlı su altı gemilerinin kabuk malzemelerinin tümü titanyum alaşımlarıdır [9]. Titanyum alaşımı, derin dalgıç basınçlı kabuklar için tercih edilen malzeme haline geldi.
2. Güç tahrik cihazı
Deniz suyu ve deniz ikliminin etkisi nedeniyle, geminin pervane malzemesinin yüksek korozyon yorulma direncine ve kavitasyon direncine sahip olması gerekir. Bakır alaşımları ve çeliklerle karşılaştırıldığında, titanyum alaşımları korozyon yorulma mukavemeti ve kavitasyon direncinde avantajlara sahiptir. Ayrıca, titanyum alaşımının düşük yoğunluğu nedeniyle, aynı ölçekte pervaneler yapılırken, yaygın olarak kullanılan diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, titanyum alaşımlı pervanelerin kütlesi küçüktür. Bu nedenle titanyum alaşımlı pervane kullanan gemiler daha verimli sürülebilir. Titanyum alaşımlı pervanenin yüksek korozyon yorulma mukavemeti ve kavitasyon direnci ile birleştiğinde, bakımı ve bakımı daha kolay olacak ve pervanenin hizmet ömrü uzayacaktır. Titanyum alaşımı ideal bir gemi pervanesi malzemesidir.
Rusya, Birleşik Krallık vb. gemilerde titanyum alaşımlı pervaneleri 1960'ların başlarında kullanmaya başladı. Örneğin Rusya, "Alpha" sınıfı ve "Mike" sınıfı nükleer denizaltılarında titanyum alaşımlı pervaneler kullanıyor. Amerika Birleşik Devletleri ayrıca birçok gemide titanyum alaşımlı pervaneler kullandı. Örneğin, ABD Donanması'nın 50t sınıfı araştırma denizaltısı avcısı, 812,8 mm çapında üç kanatlı, ayrılabilir, süper kavitasyonlu titanyum alaşımlı bir pervane kullanıyor.
"Ashville" yüksek hızlı savaş teknesi, dört kanatlı değişken hatveli bir titanyum alaşımlı pervane kullanır. ABD'nin büyük askeri hidrofoil botu "Plainview", Ti-6Al-4V malzemeden yapılmış, 1,52 m çapında, dört kanatlı, ayrılabilir, süper kavitasyonlu titanyum alaşımlı bir pervane kullanır. Ülkemiz ayrıca çeşitli titanyum alaşımlı pervaneleri başarıyla geliştirmiş ve birçok gemide başarıyla kullanmıştır. Örneğin, Ti-5Al-2.5Sn ve Ti-6Al-4V titanyum alaşımlı hidrofoil pervaneler, 1972'de başarıyla geliştirildi ve şimdiye kadar birçok gemide kullanıldı. . Yıllara dayanan kullanım sonuçları, titanyum alaşımlı pervanelerin güçlü korozyon direncine sahip olduğunu ve hizmet ömürlerinin geleneksel bakır alaşımlı pervanelere göre üç kat daha uzun olduğunu göstermektedir.
Gemi pervanelerinin yanı sıra gemi motorlarında da titanyum alaşımlı malzemeler kullanılmaktadır. Örneğin, Rusya'da yapılan atom gücüyle çalışan buzkıran, titanyum alaşımlı malzemeler içeren bir buhar motoru kullanıyor. Titanyum alaşımlı güç tahrik cihazının kullanılması, geminin yelken açarken dünyanın manyetik alan çizgilerini kesmesinin neden olduğu büyük indüklenmiş akımdan etkilenmesini önleyebilir. Ayrıca, Amerikan SES-100A test botu ve Japon "PT-10" torpido botu gibi bazı gemilerin su jeti tahrik cihazlarında da titanyum alaşımlı malzemeler kullanılmaktadır. Onların su jeti tahrik cihazı, cihazın kalitesini düşüren ve su jeti tahrik cihazının verimliliğini artıran endüstriyel saf titanyum ve titanyum alaşımlı dövmeler kullanır.
3. Pompalar, vanalar, borular ve diğer aksesuarlar
Rusya'nın gemi borulama sisteminin işletilmesindeki şartı, yapısal malzemelerin rıhtımdaki ilk onarımdan önce 8 ila 9 yıl, sistem tamamen değiştirilmeden önce hizmet ömrünün 15 yıldan az olmamasıdır. . Bu gereklilik, tüm sınıflardaki gemilerin 25~30 yıl etkili bir şekilde hizmet vermesini sağlayabilir. Gemiler denizde çalışır, bu nedenle gemideki pompalar, valfler, borular ve diğer aksesuarlar deniz ortamının zorlu testleriyle karşı karşıyadır.
Rus sivil gemilerinin boru sistemi genellikle suyun akış hızına göre M3C bakır boruları ve MH{1}} bakır alaşımlı boruları seçerken, valfler, pompalar ve ısı eşanjörleri bakır alaşımları kullanır. Geminin boru hattında bakır alaşımlı malzeme kullanılmış ise ikinci yılda korozyon hasarı oluşmuş olabilir ve yukarıda belirtilen servis gerekliliklerini karşılamak zor olabilir. Kullanım gereksinimlerini karşılamak için borunun kalınlığının kalınlaştırılması gerekebilir ve aynı zamanda suyun akış hızını sağlamak için borunun çapının büyütülmesi gerekebilir. Geminin genel boru sistemi ağırlık ve maliyet olarak artar.
Ancak Rus savaş gemilerinin pompa, valf, boru vb. kısımlarında çoğunlukla titanyum alaşımlı malzemeler kullanılmaktadır. Savaş gemileri uzun süredir hizmet veriyor ve kullanımları, titanyum alaşımlı boruların, valflerin, pompaların, ısı eşanjörlerinin ve diğer ürünlerin deniz suyu korozyonuna karşı oldukça dayanıklı olduğunu ve uzun bir hizmet ömrüne sahip olduğunu kanıtladı. Geminin su alma sisteminin imalatında tüm titanyum malzemeler kullanılırsa, sistemin ömrü önemli ölçüde uzatılabilir ve kullanım güvenilirliği iyileştirilebilir.
ABD Donanması, gemilerde titanyum alaşımlı boru sistemleri kullanıyor. Geleneksel bakır-nikel alaşımlı boru hatlarıyla karşılaştırıldığında, titanyum alaşımları güçlü korozyon direncine sahiptir ve yüksek hızlı akan deniz suyunda bile (13 m/s akış hızında) deniz suyu tarafından aşınmaz, özellikle çalışma ortamının bulunduğu dinamik boru hatları için uygundur. Deniz suyu, yüksek hızlı, yüksek basınçlı boru hatlarıdır. Bu nedenle, aynı deniz suyu debisinin sağlanması durumunda, titanyum alaşımının yüksek korozyon direnci, boru hattı tasarımının daha ince olmasını sağlar, boru hattının çapı küçülür, geminin kapladığı alan azalır, esneklik düzeni geliştirildi ve bakım maliyeti de azaldı. azaltmak. Ek olarak, titanyum alaşımının yoğunluğu, bakır-nikel alaşımının yaklaşık yarısı kadar küçüktür ve ürettiği boru hattının kalitesi küçüktür, böylece yardımcı destek boru hattı için kullanılan ekipman azalır. Gemiler daha az yüklü ve daha az yakıt tüketiyor.
4. Akustik cihaz
Gemilerdeki akustik cihazlar, sonar kubbesi, su altı akustik dönüştürücü bileşenleri, mikrofonlar, telefon parçaları vb. gibi titanyum alaşımlı malzemeleri de kullanabilir. Sonar, gemilerin su altı hedef tespiti için en etkili ekipmandır. Ülkemde çoğunlukla paslanmaz çelik ve fiber takviyeli FRP kullanılıyor, ancak titanyum alaşımlı malzemelerle karşılaştırıldığında ses geçirgenliği ve çarpma dayanıklılığı nispeten zayıf. Rusya, titanyum alaşımından yapılmış sonar kubbesini "Kursk" nükleer denizaltısına, "Minsk" uçak gemisine ve "Kiev" uçak gemisine vb. zaten uygulamıştır. Gerçek sonar algılama etkisi nispeten iyidir.
