Титановые сплавы для судостроения и морской техники

Сотрудниками НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» созданы морские свариваемые титановые сплавы средней прочности и высокопрочные (в основном α- и псевдо-α-сплавы), отвечающие всем необходимым требованиям для корпусных конструкций морской техники, судового машиностроения и энергетики:

•  корпусные сплавы марок ПТ-3В, 17, 5В, 37;
•  сплавы для судового машиностроения марок ПТ-3В, 3М, ТЛ-5, 14, 19;
•  сплавы для судовой энергетики марок ПТ-1М, ПТ-7М, 27.

Сплавы обладают широким диапазоном прочностных характеристик и имеют следующие преимущества:

•  высокая удельная прочность;
•  высокая коррозионная стойкость в морской воде;
•  отсутствие склонности к хрупкому разрушению;
•  немагнитность;
•  высокая работоспособность при широком спектре условий нагружения при длительном ресурсе;
•  высокая технологичность на металлургическом и судостроительном переделе;
•  обеспечение высоких служебных свойств в крупногабаритных полуфабрикатах и сварных соединениях;
•  снижение массогабаритных характеристик.

Малолегированные α- и псевдо-α-сплавы титана отличаются высокой термической стабильностью, т. е. нечувствительностью к термическому циклу сварки. Их фазовый состав позволяет получать высококачественные сварные соединения при использовании различного сварочного оборудования благодаря отсутствию охрупчивания в зоне термического влияния в широком диапазоне погонных энергий.

Морские титановые сплавы хорошо свариваются между собой всеми способами сварки. Наибольшее распространение получили аргонодуговая и электронно-лучевая сварки. Для сварки крупногабаритных конструкций из титановых сплавов в сверхбольших толщинах разработана технология, совмещающая два способа сварки – электронно-лучевую и аргонодуговую.

Разработанные предприятием морские титановые сплавы, технологии изготовления полуфабрикатов и их сварки позволили создать уникальные образцы глубоководной техники для освоения мирового океана.

В цельнотитановом исполнении были созданы АПЛ проектов 661, 705, 705К, 685 («Комсомолец»), 945 («Барракуда»), 945А («Кондор») и др. Из морских титановых сплавов изготовлены прочные корпуса российских глубоководных аппаратов «Русь», «Консул», а также спасательных аппаратов «Бестер», «Приз», предназначенных для исследования дна мирового океана, для различного рода подводных работ, связанных в основном с разведкой полезных ископаемых.

Морские титановые сплавы используются в системах и оборудовании изделий и судов с несущими конструкциями из сталей. Это корабельные системы морской воды, парогенераторы, турбинные установки, теплообменное оборудование, движительные комплексы, рули, ГАС и др. За счет применения титановых сплавов решена проблема ресурса парогенераторов транспортных ядерных энергетических установок и корабельных систем морской воды. Ресурс корпусных конструкций может не являться лимитирующим фактором при определении срока эксплуатации судна в целом.

Парогенератор из титанового сплава

Уникальные свойства морских титановых сплавов и многолетний опыт их применения в судостроении, включая ледокольный флот, дают существенные преимущества при проектировании, строительстве и эксплуатации конструкций и оборудования для добычи углеводородов с морского дна, особенно при наличии в продуктах добычи углекислого газа, сероводорода и минерализованной воды.

НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» в настоящее время разрабатывает и внедряет на отраслевых предприятиях:

• высокопрочные титановые сплавы псевдо-β-класса для применения в корпусных конструкциях глубоководной морской техники;
• композиции титановых сплавов и оптимальные режимы упрочняющей термообработки, обеспечивающие высокий уровень характеристик прочности, вязкости и пластичности;
• титановые сплавы с высокой термической стабильностью в условиях длительного нагружения при повышенных температурах, обеспечивающие надежную работу паротурбинного оборудования.

Опыт строительства и многолетний опыт эксплуатации глубоководной морской техники показали высокую эффективность применения морских титановых сплавов, созданных специалистами предприятия, что дает возможность конструкторам использовать их для новых перспективных проектов техники с повышенными тактико-техническими характеристиками.

За счет разработки новых материалов и технологий существенно расширены зоны применения конструкционных титановых сплавов в раз-личных отраслях промышленности, что обеспечивает сохранение позиций НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» как мирового лидера в этой области.

  Системы легирования морских титановых сплавов

   Физические константы морских титановых сплавов

   Механические свойства морских титановых сплавов