航母用高強(qiáng)度大寬厚板是建造航母的關(guān)鍵,而我國航母用大單重高強(qiáng)度大寬厚板坯是目前建造航母的瓶頸。航母用鋼板要承受艦載機(jī)起降的沉重強(qiáng)大的沖擊和高摩擦力,還要承受噴氣式飛機(jī)高達(dá)幾千度的火焰燒蝕。中國已擁有生產(chǎn)航母甲板的“世界軋機(jī)之王”的5.5米特寬厚板軋機(jī)。
航母需要的鋼材強(qiáng)度通常要比普通艦船所用的鋼材高很多,特別是甲板部分的鋼材要應(yīng)付飛機(jī)引擎噴射出來的熱氣,對鋼材的耐熱性要求很高。如果建造4萬噸的中型航母就需要2萬噸鋼材,如建造一艘7.5萬噸級的大型航空母艦,則需用各種特殊品種厚鋼板4萬多噸,確保特種鋼材是航母建造的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。
船體用鋼板 要求比較低,基本上就是潛艇用的耐壓板,屈服強(qiáng)度通常為450兆帕和550兆帕,鋼板厚度為22~28毫米。船體的水下部分為了防止魚雷與潛艇導(dǎo)彈的轟擊,采用鋼板厚度達(dá)150~203毫米。也有制成雙層或三層船體,當(dāng)外層鋼板被擊穿時(shí),還有一層保護(hù)層,這樣就增強(qiáng)了航母的抗打擊能力。以前的航空母艦還在易受攻擊的部分采用增掛裝甲板的方式,以抵御各種意外的攻擊。航母需要的另外一種鋼材就是裝甲鋼板。 裝甲鋼板 一般用在最為關(guān)鍵的核心部位。航母上有兩個(gè)地方最重要,一個(gè)是指揮中心,指揮中心是航空母艦鋼板最厚的部分,最厚達(dá)330毫米,有點(diǎn)類似坦克用的裝甲鋼板;另外一個(gè)地方是航母的動(dòng)力系統(tǒng)。如果航母的機(jī)艙被破壞,那么航母就變成了挨打的活靶子,因此,機(jī)艙也要重點(diǎn)保護(hù)。重點(diǎn)保護(hù)的方式就是用裝甲鋼板。此外,炮臺(tái)等地方也要用防彈裝甲板進(jìn)行保護(hù)。航母用鋼的最重要部分是結(jié)構(gòu)用鋼板。 結(jié)構(gòu)板 主要用于飛機(jī)跑道、隔倉及船體結(jié)構(gòu)等,尤其是飛機(jī)跑道,要求極高。首先,要求飛行甲板能夠承載20~30噸艦載機(jī)起飛和降落的沉重沖擊。其次,要承受噴氣式飛機(jī)高達(dá)幾千度的火舌的烘烤。所以,飛行甲板的屈服強(qiáng)度一般要達(dá)到800兆帕。還有,飛行甲板的厚度不能太厚,一般是40~50毫米,且要求不平度達(dá)5毫米/米以下,否則會(huì)影響飛機(jī)升降的質(zhì)量。更重要的是,飛行甲板的板面越大越好,要盡量減少焊縫。總而言之,航用的結(jié)構(gòu)鋼板要求高強(qiáng)度、小厚度、大面積、能夠在惡劣環(huán)境中使用。 目前,世界上能制造航母、潛艇用鋼的只有美國、日本、法國、俄羅斯等少數(shù)幾個(gè)國家。其中,質(zhì)量最好的還得數(shù)美國。 美國用來制造航母飛行甲板的鋼的屈服強(qiáng)度一般在850兆帕左右。他們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了兩個(gè)系列的特種鋼。一種是HY系列特種鋼材。HY-80是一種鎳鉻和加入鈦的合金鋼,屈服強(qiáng)度在800兆帕左右,是制造航母或者造核潛艇最佳鋼材。用這種鋼制造的潛艇,能下潛2000米,而后美國又在HY-80鋼的基礎(chǔ)上,發(fā)展了屈服強(qiáng)度不低于686兆帕的HY-100鋼,相比于HY-80提高了鋼的耐蝕性、強(qiáng)度,改善焊接性、成型性與機(jī)加工性等,其也是當(dāng)前美國海軍航母重要部位的主要材料。 另外一種是HSLA型鋼材。HSLA-80鋼是美國20世紀(jì)80年代研制成功的新型高強(qiáng)度、高韌性結(jié)構(gòu)鋼。該型鋼已部分或全部取代HY-80鋼用于建造大型水面艦艇,如驅(qū)逐艦、巡洋艦和航空母艦等,其中尼米茲級核動(dòng)力航母的某些結(jié)構(gòu)采用此鋼種。HSLA-100鋼是美國為新建的航母殼體和先進(jìn)的攻擊型核潛艇(非耐壓殼體)而研制的鋼,HSLA
-100是一種含碳量低,銅沉淀強(qiáng)化鋼,合金元素含量比HSLA
-80的要高,屈服強(qiáng)度約為690兆帕,其性能已達(dá)到HY-100鋼的水平,板厚可達(dá)100毫米。HSLA-100鋼的第一批訂貨是用于核動(dòng)力航母“斯坦尼斯”號(hào)(CVN-74)。這種型號(hào)鋼板由于采用了尖端低合金技術(shù),其硬度超強(qiáng),重量非常小,因此建造構(gòu)件非常輕便,并且成本還很低。用HSLA-100這種特殊用鋼建造的福特級航母,其整體重量減輕了很多,建造成本也節(jié)省許多。如果在航母艦體外殼上使用這種特種鋼,它能夠在提供相同或者更長的使用壽命情況下,比采用傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼建造的艦體外殼更薄,重量更輕。 俄羅斯的AK系列鎳鉻加鈦合金鋼是世界上屈服強(qiáng)度最高的材料,可達(dá)1000MPa,除了用來制造航母,還用來制造需要深潛的核潛艇。 法國生產(chǎn)的“軟鋼”屈服強(qiáng)度是550MPa左右,英國的無敵級航母使用的就是法國軟剛,但基于這樣的材料屈服度比較底,一般僅僅用于制造小型垂直起降或者直升飛機(jī)航母,諷刺的是法國自己的“戴高樂號(hào)”航空母艦用的卻是美國的HY-80鋼。 日本制造的特種合金鋼,屈服強(qiáng)度基本在450MPa左右,日本的潛艇和兩硒攻擊艦都使用了本國出產(chǎn)的特種鋼材。
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