A aplicação do titânio na área de navios

1. Submarinos nuclearesA Rússia está na vanguarda da pesquisa internacional e da tecnologia de fabricação de submarinos nucleares de liga de titânio e também foi o primeiro país a usar liga de titânio para construir conchas resistentes à pressão. Durante os períodos de pico, a produção anual de placas grossas e tubos de liga de titânio para submarinos atingiu 10.000 toneladas, representando 30% a 50% da produção anual de materiais processados ​​de liga de titânio. Um exemplo típico de titânio usado em navios é o submarino nuclear da classe Typhoon russo, que possui um revestimento externo feito de titânio. Devido às necessidades militares, uma estrutura de casco duplo é adotada, e o casco de-camada dupla compartilha 9.000 toneladas de titânio, tornando-o não-magnético, mergulho profundo, velocidade rápida, baixo ruído e exigindo menos tempo de manutenção. O barco tem 172,8m de comprimento, largura máxima de 23,3m e altura de 42,7m. Tem um deslocamento de água de 23.200t e um deslocamento de mergulho de 33.800t. A velocidade de mergulho é de 50 km por hora e a profundidade máxima de mergulho é de 500 m. O tempo de mergulho contínuo chega a 120 dias. O navio iniciou a construção em 1977 e entrou em serviço em 1981, desempenhando um papel crucial na Marinha Russa.

2. Todo navio de titânio
Em 1985, a Toho Titanium Company do Japão e a Fujinobu Shipbuilding construíram em conjunto a lancha "Mori Zhi Tian I", toda em titânio, que foi muito popular nos Estados Unidos por um período de tempo. Em 1997, a lancha "Titan Rapid" fabricada pela Nippon Kogyo Corporation foi lançada e zarpou. Tem cerca de 12 metros de comprimento e uma bela curva tri-dimensional, que pode minimizar a resistência à navegação. O Estaleiro Jiangteng fabricou dois navios totalmente de titânio, o "Segundo Asahi Maru" e o "Akimaru", em 1998 e 1999, respectivamente. As vantagens são peso leve, velocidade rápida, motor pequeno, baixo custo de combustível, baixas emissões de dióxido de carbono, sem necessidade de revestimento de superfície e fácil limpeza dos acessórios. As desvantagens são o alto custo do material, difícil tecnologia de processamento e fabricação e requisitos rígidos de proteção. Os resultados do navio experimental mostram bom desempenho em termos de estabilidade de velocidade, vibração e ruído.

3. Veículos de mergulho profundo, barcos de resgate e componentes de navios
Os Estados Unidos, o Japão e a França construíram submersíveis-de águas profundas usando titânio e ligas de titânio para fabricar conchas resistentes à pressão. Entre eles, a liga Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo é usada para fabricar os cascos dos submersíveis de alto mar americanos Aivin e Sea Cliff; A liga Ti-6Al-4V ELI é usada para bolas de flutuabilidade nos projéteis e bolas de flutuabilidade do SM97 francês, American Aivin, Deep Sea 2000 japonês e Deep Sea Rescue Vessel (DSRV) da Marinha dos EUA.

4. Submersível "Jiaolong"
O primeiro submersível tripulado integrado e projetado de forma independente na China, o Jiaolong, é mostrado na Figura 2-1. O teste de mar de 3.759 m foi concluído em julho de 2010 e, em 1º de agosto de 2011, o "Jiaolong" iniciou oficialmente suas operações subaquáticas a uma profundidade de 5.180 m. Esta profundidade de mergulho significa que o Jiaolong pode atingir mais de 70% do fundo marinho do mundo. A espaçonave Jiaolong foi projetada para ter uma profundidade de 7.000 m, que é a maior do mundo. Espera-se que em 2012 seja realizado um teste de mar a 7.000 m de nível. O escopo do trabalho cobre 99,8% das regiões oceânicas globais. O programa de mergulho tripulado-em alto mar da China está avançando constantemente. O submersível-de águas profundas é o auge do desenvolvimento da tecnologia oceânica, semelhante à engenharia de voos espaciais tripulados, refletindo a força tecnológica abrangente de um país. As atividades dos submersíveis tripulados de alto mar cobrem a encosta continental, os topos das montanhas, as crateras vulcânicas, as dorsais oceânicas e o fundo do oceano, e alcançaram um grande número de resultados de pesquisas em geoquímica, geofísica e biologia marinha.

5. Carenagem do sonar
A carenagem do sonar em liga de titânio tem desempenho abrangente superior e foi aplicada nos sistemas de sonar de navios russos como o Kursk, Minsk e Kiev. De acordo com diferentes requisitos para aplicações subaquáticas e de superfície, existem atualmente dois tipos de materiais acústicos de placas de casco usados ​​para defletores de sonar em embarcações navais chinesas: aço inoxidável e fibra-reforçada com fibra de vidro. Durante o período do Nono Plano Quinquenal, a China conduziu pesquisas sobre a aplicação de ligas de titânio em defletores de sonar de navios.

6. Hélice
O material da hélice requer alta resistência, bom desempenho de fadiga em meio de água do mar, resistência à erosão e corrosão por cavitação, e a liga de titânio pode atender aos requisitos de desempenho abrangentes acima. A Marinha dos EUA usou pela primeira vez uma hélice de liga de titânio supercavitante removível de quatro pás com 1.500 mm de diâmetro em hidrofólios. A China desenvolveu hélices hidrodinâmicas para lanchas em 1972 e desde então produziu vários tipos de hélices de liga de titânio com diâmetros variando de 450 mm a 1100 mm. O diâmetro máximo que pode ser produzido é de 1200mm, com massa de 130kg para hélices fixas em liga de titânio. O uso a longo prazo mostrou que a vida útil das hélices de liga de titânio é mais de 5 vezes maior que a das hélices de liga de cobre.

7. Bombas, válvulas e sistemas de tubulação para navios
As bombas, válvulas e tubulações nos navios, devido às condições de trabalho extremamente adversas, têm vida útil de apenas 2-5 anos para tubulações feitas de cobre e aço inoxidável. Após a substituição, a liga de titânio funciona bem e é adequada para tubulações de água do mar de alta velocidade. O padrão de vida útil para oleodutos de navios russos especifica três requisitos de idade, nomeadamente o período para a primeira reparação da doca (8-9 anos); A vida útil não deve ser inferior a 15 anos; Todos os níveis de navios são obrigados a operar de forma confiável por 25 a 30 anos durante toda a sua vida útil.

8. Navio movido a energia atômica
A Rússia usa liga de titânio em vez de aço inoxidável para fabricar motores a vapor, trocadores de calor e resfriadores para navios, superando os danos causados ​​pela corrosão. A unidade de energia dos quebra-gelos atômicos existentes na Rússia utiliza amplamente motores a vapor de titânio.