说说航空母舰用钢

       来源: 中国钢铁新闻网        发布时间:2017-12-19



   2009年3月20日,时任国务委员兼国防部长梁光烈在会见日本防卫大臣时表示,在大国当中只有中国没有航空母舰,中国不能永远没有航空母舰。

  建造一艘大型航空母舰需要钢板品种规格繁多,一般钢种分船体板、装甲板及结构板3 大类。船体板水下部分为了防鱼雷与潜艇导弹的轰击,采用钢板厚度达150~203mm,也有制成双层或3层船体,当外层板受到破损时,内层船体功能尚在,不致沉殁而没有战斗力;装甲板多用于防弹和核心部位,如司令台是全舰的指挥部,用装甲板保护,也是航空母舰用板最厚部分,最厚达330mm的装甲板,性能类似于坦克板;结构板主要用于飞机跑道、隔仓及船体结构等,一般飞机跑道用钢板厚度为40~50mm,对不平度达要求高,不然会影响飞机升降的质量,而且板面越大越好,尽量减少焊缝,焊缝多时对飞机的轮胎破坏性大。20世纪70年代,我国研制成功水面舰船高强度船体钢系列。舰船材料研究部门和有关钢厂自1985年以来,相继开展屈服强度440MPa级耐蚀高韧性含镍铬的945钢的研究,更新换代903A钢及屈服强度390MPa级907A钢的研究。

  一个航母的建造不仅只是增加一艘大型战舰,而且可以大大加强海上作战的能力,带动海军各种兵力的组合协同,以及其他军种的联合协调,也能拉动国家军工产业和相关产业的发展,钢铁工业是其中之一。随着海军舰船的更新换代和现代冶金技术的发展,必然要对现有舰船用结构材料进行改进、完善配套、提高性能、降低成本,更好地挖掘其能力,满足现代舰船的需要,获得最大的社会和经济效益。

  我国第一艘航空母舰“辽宁舰”于2012年9月25日上午在中国船舶重工集团公司大连造船厂正式交付海军。建设航母是一项复杂的系统工程,集中体现了国防科技工业的综合实力,通过续建一艘航母平台、研制一代舰载飞机的科研生产建设实践,突破了一批关键技术、形成了一套运行机制、打造了一支人才队伍。我国第一艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军‘辽宁舰’”,舷号为“16”。

  “瓦良格”号是一艘大型常规动力航空母舰,外形高大威武,是典型的苏式舰艇风格。这个庞然大物当年运回来时,就是一个大铁块,没有动力系统、电力系统,仅仅是个平台,是一艘带有厚重装甲的大型船壳,不经修缮就是一个废品。“辽宁舰”的入列实际上是中国海军走向远洋的起点,从这艘航母平台上,我们获得的经验一定会推动中国海军大型水面舰艇的发展,推动海军的战略转型。

  美国,用来制造航母飞行甲板的钢的屈服强度一般在550MPa以上。美国HY系列特种钢材同样用于制造潜艇和航母飞行甲板。HY-80的屈服强度在550MPa左右,用于航母制造。同样也是镍铬和加入钛的合金钢。而后美国又在HY-80钢的基础上,发展了屈服强度不低于686 MPa的HY-100钢,也是当前美国海军航母重要部位的主要材料。HSLA-80钢是美国20世纪80年代研制成功的新型高强度、高韧性结构钢。该型钢已部分或全部取代HY-80钢用于建造大型水面舰艇,如驱逐舰、巡洋舰和航空母舰等,其中“尼米兹”级核动力航母的某些结构采用此钢种,执行ML-S-24645A标准。HSLA-100钢是美国为新建的航母壳体和先进的攻击型核潜艇(非耐压壳体)而研制的钢,其性能已达到HY-100钢的水平,板厚可达100mm,1990年美已制订其军用规范ML-S-24645A,其焊接材料与HY-100钢的相同。HSLA-100钢的第一批订货是用于核动力航母“斯坦尼斯”号(CVN-74)。HSLA-115钢的屈服强度约为800 MPa,比HSLA-100 钢(屈服强度约为690 MPa)要高。美海军采用后者作为未来航母CVN-78的飞行甲板用钢,为减重及重心降低研制了HSLA-115钢。美国海军,于2007年2月28日至2010年2月22 日开展了“高性能HSLA-115钢的评价和实施第II 阶段”项目的研究。通过新型热处理使现用高强度低合金钢HSLA-100屈服强度提高至115ksi(794MPa)(代号HSLA-115),减少使用钢板厚度,从而在满足性能要求的前提下减轻船体重量;开展了评价大规模生产的钢板,确定HSLA-115的性能指标和建造工艺可制造性,优化焊接和船厂作业工艺方案,并对供应商进行资格的认证。10N i钢作为防弹结构材料。

  英国,英国的“无敌”级航母使用的就是法国软钢,但基于这样的材料屈服强度比较低,一般仅仅用于制造小型垂直起降或者直升飞机航母。法国自己的“戴高乐”号还是用的HY-80特种钢。

  日本,也能制造屈服强度比较高的特种合金钢,屈服强度基本在450 MPa 左右,日本的潜艇和两栖攻击舰都使用了本国出产的特种钢材。用于制造舰船的钢材主要有:碳素钢、低合金钢、及高屈服强度钢NS30、NS46、NSS0和NS90(与美国航母用HY-130钢基本相当),其屈服强度分别为:294、451、618、785和883MPa。

  美国目前使用的高强度HSLA-80钢在生产工艺方面类似于我国A710钢。鞍钢钢铁研究所对HSLA-100钢的生产、金相组织和性能进行了试验研究并投入到工业化生产。该钢种强化机制为板条马氏体束、针状铁素体束及其宽度的细化和原始奥氏体晶粒的细化。同时,也证明了这种钢在我国现有条件下生产是没有问题的。我国的舰船材料研究部门和有关钢厂自1985年以来,相继开展屈服强度440MPa级耐蚀高韧性含镍铬的945钢的研究,更新换代903A钢及屈服强度390MPa级907A钢的研究。此外,在制造水面舰船上还大量使用一般碳素钢、A级钢、B级钢。为了降低军舰造价,充分发挥材料性能,常常在同一条舰船上根据设计要求大量使用不同强度级别的材料。

  美国国防部对舰艇用钢进行了统计,每艘航空母舰用50000t钢板。而1995年服役的斯坦尼斯号则使用了60000t钢板, 2003年服役的林肯号则用了70000t钢板。核动力航空母舰和潜艇要求核反应堆用核级钢板、汽轮机和装置用钢板。尼米兹级航空母舰甲板用钢必须承受37 tF-14猫式飞机150mile/h的着舰时的冲击力的作用,还要保护舰员不受舰上核反应堆产生的辐照和其它弹体的攻击。

  世界经济飞速发展的今天,国防力量更不容忽视,有人说,一个国家没有大的厚板轧机,就不可能自己建造航空母舰,没有航空母舰,就没有资格谈论海军的强大。今天,这些都不是问题了。我国的航母尽快赶上世界先进水平是指日可待的事了。

  2015年服役的“福特”号整体设计更为优化,隐身性更好,它将塔台缩小,将以前设计上一些带直角的部位也都改成了倾斜和圆滑的,还加了一些有隐身功能的涂料——先进的隐身战舰,在对方雷达的照射之下,其发射截面积大小可能只相当于一艘普通舰。“福特”号将“尼米兹”号所用的A4-W压水反应堆改为A5-W压水反应堆,从而使得动力系统性能更优越,维护更简便,填充一次燃料可以50年不更换。“福特”号的弹射技术将使用电磁弹射器,这使其准备时间大大缩短,而且从几十吨重的飞机到几十公斤的无人机都可以顺利弹射,效率大大提高;以前蒸汽弹射器使用前需要准备10小时,电磁弹射只需10分钟就可以了。

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