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如果航母使用不锈钢做船体,还需要除锈吗?

作者:admin 日期:2023-07-17 11:11 浏览:标签: 使用 不锈钢 需要 如果 航母 除锈 船体

  航母用钢不单单是防锈这样的简单,它是一种综合性能考虑的一种钢材,要求的是:便于大规模冶炼,轧制、强度高韧性大、易于焊接…等等诸多因素的考虑。

  从化学成分表可以看出,这个牌号的钢化学成分并不复杂,合金元素含量也不高。相对简单化学成分的钢牌号,在冶炼过程中比较容易掌握和操作(化学成分越复杂、合金成分含量越多,就越容易出现化学成分偏析的冶炼缺陷,后果就是这个炉号的钢报废了),并且在后续的轧制过程中也较容易控温(钢坯在轧制前需要均热,合金成分太复杂会出现烧损或者均热温度达不到,造成钢材轧制困难)…所以,航母这样较大规模用的钢,必须要在保证性能要求的前提下尽量要成分简单才行!

  目前在民用领域最常见的就是Cr13型不锈钢和18-8型不锈钢,这两种不锈钢化学性能稳定,特别是18-8型耐海水腐蚀性相对的强,并且已经是小型游艇的建造材料…但是,航母用钢第一个标准就是强度要求的问题,比如:飞行甲板要承受十几万次的(服役期内),重达20~30吨重的舰载机起降冲击!在“重量加速度”的物理作用下,要求飞行甲板的材质非常的结实耐用,否则就会出现机毁人亡的重大事故。

  从目前钢铁工业的技术能力来看,加工出来超大超宽的不锈钢钢板也不是难事儿,但是不锈钢钢板的强度能否达到航母的标准就在两说了,板材和型材若是达不到技术要求它也不能用在航母建造上。

  航母用钢需要在:力学强度、可加工(冲压塑形,焊接)性能、生产成本…等诸多方面考虑,而不仅仅是防腐这一个相对次要的问题,航母用钢的价格在5000~6000美元/每吨,要比18-8型不锈钢便宜2000美元左右,从制造成本价格和加工性能不锈钢确实不宜用在航母的建造。

  现代船舶的外漆生产工艺也有很大的提高,船舶水线以下部分要喷涂多层防锈漆,特别是树脂沥青漆是有比较高级技术含量的,目前只有少数几个国家可以生产,它的耐腐蚀性能较好,可以在5年不脱落…5年后航母进入到干坞内中等维修,将旧漆铲掉在重新刷漆,这样就大大的减缓的海上对航母的腐蚀。

  总之,航母用钢是一项多方面综合性能的钢材,而且现代船用漆的技术水平也能减缓海水腐蚀…也就不需要使用不锈钢来制造航母了。

  不锈钢难道就真的不生锈了?少年你太高看不锈钢了,海水中存在氯化钠和氯化镁等多种氯化物成分,而普通的不锈钢实际上对于氯离子基本上没有抵抗能力,只要在海水中浸泡上十天半个月,表面肯定也是满目疮痍,而普通钢铁虽然更不耐氯离子腐蚀但是也不过是五天和十天的区别而已,对于需要常年在海水中航行的航母而言,与其使用不锈钢制造,还不如涂一层上好的防锈漆来的实在!

  (航母船底布满了藤壶)

  而奥氏体虽然不存在低温裂纹现象,焊接时也不需要进行预热和热处理,但是在焊接温度超过800℃时,一些镍、钼含量较高的高合金不锈钢却会不可避免的出现高温应力开裂的现象,同样严重影响焊接性能。而且奥氏体不锈钢普遍含有18%左右的铬元素,经过高温碳化后,容易在焊接头形成一层贫铬层,而这会导致严重的晶间腐蚀效应,极大的降低钢材的使用寿命。

  航母作为排水量超万吨的庞然大物,各个部件之间的尺寸动辄数十米,如果焊接性能不好,必然严重影响航母的性能,甚至会危及航母的航行安全!因此焊接性能差这一点就已经粉碎了大部分不锈钢化身航母的人生梦想!

  不过在不锈钢当中其实也有出类拔萃者,这就是奥氏体和铁素体各占一半的双相不锈钢,双相不锈钢不仅耐氯离子点腐蚀能力强,而且焊接性能优良,完全无需另外的热处理工序。双体不锈钢的可塑性也不错,可以方便的轧制切割成各种复杂的零部件,更重要的是它的屈服强度达到400MPA以上,完全可以胜任充当航母飞行甲板的工作。

  可是为什么双相不锈钢没有被用作大量建造航母呢?主要还是成本考虑,不锈钢本身就比普通的碳铁要贵不少,双相不锈钢因为合金元素较多,炼制加工工艺更为复杂,成本上比不锈钢还要高出20%以上,一艘航母需要使用数万吨的钢材,算下来的成本绝对是天价!因此目前双相不锈钢大多用于核电站或者化工厂的热交换器、冷凝器以及其他关键部件之上!

  

如果航母使用不锈钢做船体,还需要除锈吗?

  那难道航母用钢就不贵吗?还真不贵!航母用钢其实说白了就是一种满足基本性能要求后的低成本钢,只要耐腐蚀性、焊接性、屈服强度、抗拉强度等基本数据能够达标,其实是越便宜越好。诸如美国福特级使用HSLA-105,其实性能上和尼米兹级使用HSLA-100相差不大,只是进一步改进了焊接和切割性能,这么做的目的就是为了降低福特级航母的成本。所以航母用钢可以不高端,但是一定要便宜!

  先说下题目问题,再解释航母用钢。其实航母用钢,说白了也就是军标船用钢而已,远谈不上有“多高”的技术含量,也别老拿印度航母造不出航母用钢来说事,这些只不过是N年前的老黄历和地摊新闻看多了而已,印度不仅能造航母钢自己用,印度塔塔公司还为英国伊丽莎白女王号航母的建造,提供了大约4万吨左右的航母用钢,印度塔塔公司联合若干技术公司为英国航母研发了三种牌号的钢材,用于航母船体、飞行甲板包括重达130吨的滑跃起飞甲板。所以,遇到问题多多查查资料,对照一下再选择相信不相信,实际上目前能造航母用钢的国家不少了(五常+日韩德印瑞)。我知道很多人又要无脑喷印度航母用钢,不相信的可以自己去查资料,也可以看下图:

  上文基本意思就是,塔塔公司在英国皇家海军新航母项目中获得的荣耀,为英国航母提供4万吨钢材,并研发三种牌号的轻质高强度钢铁,还将继续为威尔士亲王号供货。印度生产的航母钢主要性能类似于美国的HSLA-100(美国CVN-74以后的尼米兹级航母大量采用)。这都是2022年时候的新闻了,但是现在任然有许多人将印度不能生产航母钢的“假新闻”奉为圭皋。所以说这种不了情况,就胡乱蔑视的文章,只能拉低我们的眼界,对于科技发展百害而无一利。

  我们在这里讲印度航母用钢的例子,并不是要特意指责什么,只是告诉大家,在搞材料的人眼里,航母用钢(材料本身)真没有什么高不可攀的,不用太过在意。至于不锈钢能不能造航母,答案是当然可以,并且性能比现在航母建造使用的钢材还要好的多。实际上在钢铁研究领域,航母用的钢材耐腐蚀性、强度、韧性真的很一般,就是你们常用的不锈钢保温杯的材料都比东西要高级许多,特别是韧性和耐腐蚀性方面强多了,强度也可以通过加工硬化解决。那么为什么不用呢?道理和都知道钛合金造船壳、潜艇壳特别好,但是特别贵、造不起是一样的。即便是军用舰船,依然要考虑在性能堪用条件下的成本因素,有些东西不是没有更好的,只是不划算所以不使用罢了。

  1、美国航母用钢从尼米兹级前几艘的HY-100,到从CVN-74开始大量使用的HSLA-100,到福特级最新开始应用的的HSLA-115钢,在性能上并没有太大的进步,那么从HY(高强钢)改到HSLA(高强度低合金钢)最大的理由,就是为了改善钢材的易加工性和可焊接性,从而降低制造工艺的复杂程度,降低成本和节约劳动时间。

  2、目前现用的各种航母钢材,无论是强度还是其他性能,都远远不是最好的,只不过是在满足性能要求的前提下,尽量采用综合建造成本最低的材料。比方说,美国以前搞的HY-130和日本的NS-110都比HY-100强度高的多,但是为啥不拿来造航母,原因就是这些钢材的焊接工艺太复杂,造起来费钱费事。

  

如果航母使用不锈钢做船体,还需要除锈吗?

  3、所以一种钢材并不是强度越高,用来造船就越好,还要考虑其他指标和经济成本,不要总是一说研制出屈服强度超过XXXXXMPa的钢材,就觉得能造“歼星舰”了,并没有什么用。

  需要啊。绝对防腐的材料多贵啊,像钛金属、钛合金等,航母那么大,谁用的起?航母也不是每个地方都生锈啊。

  我们能直观看到的舰船水线以上的叫“流锈”,它是舰艇上的铁锈在雨水和海水的冲刷下流淌而成的痕迹,是一种正常现象。天天受风吹、日晒、雨淋、海流冲击刷、海洋高腐蚀侵害,甚至个别部位还有发射弹药的尾焰喷射、油剂污染等影响,一些部位的涂漆出现破损以致于生锈是很正常的。航母那么大的舰船,设备装备更多,生锈很正常。只要适时除锈保养就可以了。

  使用不锈钢也得除锈,不锈是相对的。这就像你家的不锈钢刀具一样,时间长了也会生锈。海水的腐蚀性是很强的,另外还有海洋生物的附着,也会产生较强的腐蚀性,所以时间长了就得除锈、重新刷漆、维护。没有一劳永逸的,武器装备的日常维护每天都得进行,只是维护的程度不同而已。兵器一般有日维护、周维护、月维护和年维护,只是花费的时间长短不同、维护的程度有区别。所以航母即使使用不锈钢做船体,也得进行除锈。

  呵呵,就不去科普为什么不能用不锈钢做船体,就说成本问题。以9万吨左右的美国航母为例,用所谓的不生锈的航母特种钢成本至少要增加15亿美元的造价,而航母日常每隔一两年回船厂维护时顺便清理一下船底和除下锈每次才千百万美元,如果你是决策者你会怎么选?

  造航母使用到的特种钢从某种意义上讲也属于“不锈钢”啊,只不过不是我们生活中常见的传统不锈钢罢了,因为从定义上讲,所谓的“不锈钢”可是包含了上百种的工业用钢,其中船舶用钢就包含在里面,而我们日常说的金属“生锈”,通常也只是指金属的氧化腐蚀,也就是和空气中或者是水中的氧元素发生了氧化反应,所以,我们平时说的不锈钢的抗腐蚀能力,也仅仅是针对空气或者是水等弱腐蚀介质的氧化腐蚀罢了,遇到酸、盐、碱等强腐蚀介质时,这些普通不锈钢的抗锈蚀、腐蚀能力就不怎么够看了。

  ▲甲板涂层

  最后,军舰的防锈蚀除了依靠钢材的性能之外,日常的维护也是很重要的,像航母甲板这些地方,除了日常的氧化腐蚀之外(湿度高,且大气中存在“气溶胶”状的盐雾,大气腐蚀远高于内陆),各种机油、液压油等化工产品同样也会腐蚀甲板,所以,各种隔绝腐蚀的保护涂层是必不可少的,比如我们平时说的航母甲板防滑涂层,这些涂层除了防滑之外,还有一个作用就是防腐蚀了,比如上图中工作人员正在刷的就是甲板涂层。

  不锈钢在刚才演练的过程中,加入一定含量的金属。来改变原来金属的性质,使其具有多种优良性能。最主要的就是长期暴露在空气中,不会生长铁锈。也算是我们生活中应用最广泛的金属了。而像题主提问的那样,如果将不锈钢作为航母船体的材料,那么是不是可以省去除锈这个步骤了呢?如果真的是那样船体上面可以省略除锈这个步骤,但是不会少了保养这个步骤。毕竟航母是在海里工作的,尤其是船体吃水线以下的部分,海水的酸碱度和腐蚀性不是我们暴露在空气中所能比拟的。而且船体保养的时候,还需要清除船体上面吸附的海洋生物。如果这些水生生物不清除的话,轻则影响航速,重则腐蚀船体。

  这话又说回来了,航母所使用的钢材和不锈钢不是一种程度的,也就是说不锈钢不能作为船体的材料。虽然说不锈钢有很好的金属性,耐腐蚀性和抗氧化能力,但他并不适合作为航母的船体材料。航母算是特种装备,上面所用的钢材,每个地方都具有不同的性能。比如说航母上的甲板因为他要起降舰载机所以它的强度必须要强而且要有很强的韧性。同时重量还不能太重。而且为了接减少焊接口的数量,每一块甲板的面积必须要尽量的大。这个航母上甲板钢应该算是最难生产的钢材。而船体需要抗腐蚀,要能承受水下压力,还需要有一定的坚韧度需要能抵御一定的风浪,海洋生物的撞击,或者是敌方导弹的攻击。而现如今的不锈钢性能并不能达到这些要求。

  不过这些都不是大事,可以改变不锈钢的内部金属含量。最关键的是不锈钢板的焊接问题,不锈钢加入太多的金属元素,制作的时候工艺比较难,而且焊接的时候不好把握接口处的金属含量,需要用特殊的焊接工艺,而且对焊接的技术要求比较高。而如果焊接不达标的话,会造成接口处的金属含量和其他部位的金属含量不相同。这样就会造成航母的薄弱点在于接口处。

  而现在的航母船体所用的钢材,都是经过很长时间验证的。而如果为了只是省去除锈这一步骤,来进行新的研究所投入的人力物力不合算。而且即便是换上不锈钢还需要船体保养这一步骤。

  您好,军武杂谈问您解答——需要,而且船体会有其他的问题。

  首先需要确认的是,不锈钢不是真的不生锈,而是没那么容易生锈而已。如果在搞腐蚀的液体中长时间浸泡或者高强度使用,不锈钢也是会生锈的。

  

如果航母使用不锈钢做船体,还需要除锈吗?

  此外,航母船体钢材不仅仅有防锈一样要求而已,高强度,耐高压,耐冲击都是其硬性条件,而不锈钢都不具备这些条件。因此,不锈钢是不适合作为航母的舰体钢材的。

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  不锈钢最怕在海水这种高盐环境,因为氯离子会破坏不锈钢的钝化膜,造成迅速腐蚀,这就是有相关规定不锈钢使用环境不能超过25ppm的水中。其实你可以回家做个小实验,在不锈钢菜刀上撒盐,在滴几滴水,两天就出锈斑。??????