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为什么不选择不锈钢制造船?
来源:www.shuishangwuliu.com    时间:2022-08-18 16:55    点击:344   编辑:admin

不锈钢制造船成本大。因为工艺比较复杂,不锈钢的切割、焊接等要求工艺水平高,会增加造船成本、延长造船周期,从根本导致船价过高。另外,现在的碳钢材料对于一般的船舶而言已经足够用,对于生锈等问题,只要处理得当,完全可以满足全寿命需要。

我谈谈弊端:

第一,造船成本太高,回报期太短。

第二,不锈钢加工难度高于普通钢板。非易损难修理的部件一般不用不锈钢。

第三,设备使用年限,一般最大32年,到期后拆除费时费力。

第四,后期维修更换时难度大

航空母舰用钢是怎样生产出来的?

航母建造有多么难?甚至普通国家连建造航母所需要的钢材都准备不出来。或许有人会反驳,航母用钢不就是军用轮船用钢么,有多么难。如果了解航母对钢材的严格要求的话,就不会说出样的话。吉利老总李书福曾经说过这么一句话:“汽车的制造没有什么难度,不过是四个轮子加一个车厢”。但时至今日,中国的国产车能够提到人前的品牌寥寥无几,满大街跑的都是日系车、德系车以及美系车。技术含量和要求如此之低的汽车我们都不曾制造好,就更不用说要求高精尖的航母了。即使我们中国目前已经在自主建造航母了,但我们依旧清楚与航母发达国家的差距。

盖房子没有最基本的砖是不行的,同样建造航母没有钢材也是不行的。我国在最开始的时候,根本就生产不出来造航母用的专业钢材。航母用钢不仅仅要比一般轮船用钢要求高,而且也比普通军舰高出一大截,毕竟是航母。一般的航母用钢最起码应具备这么几个特点:更加坚固、有韧性、低磁、耐腐蚀,并且寿命更长。这其中强硬是一切之本,也就是强度。航母所用钢材强度一般在450MPa—1100MPa之间,至少也要达到500MPa—800MPa的标准,才可以满足航母的需求。换算成我们熟悉的单位,差不多是一厘米的地方要能够承受5000~8000公斤的冲击力。航母用钢对强度的要求,由此可见。

我们都知道,合金钢材的强度是要比普通钢材高很多的。这也不是说要一味追求给航母钢材中增加各种化学元素,凡事都要有度,过分强调合金性,必然会增加钢材在延展性和冶炼成本上的难题。并且在后期加工过程中,高合金钢材也是不容易被焊接的。

另外,航母用钢中为了保持低磁性还不能被添加进去太多的碳原料。从钢材生产角度与流程来说,普通刚钢材的生产流程和航母用钢生产流程差别不大。只不过需要以合理的比例加入镍、铬、铝、钒等元素,才可以制造出专业的航母用钢。

美国人制造航母所用钢材强度一般在850兆帕左右,他们用于制造航母的钢材有两种,一种是HY系列特种钢材,另一种是HSLA型钢材。其中的HY系列特种钢材是美国航母制造使用最多的钢材,美国第一代大型航母和后来的整个尼米兹级航母基本上用的都是这种钢材。而HSLA型钢材则是美国人在八十年代研制成功的新型高强度、高韧性结构钢。据悉,目前该型钢已部分或全部取代HY-80钢用于建造大型水面舰艇,也就是说当前美国新建造的水面舰艇基本上都是用这种钢材制造的。例如尼米兹级核航母的飞行甲板,就主要由50毫米厚的HSLA-80钢板组成。

我们中国的航母用钢生产技术来自于俄罗斯,属于原来的苏联体系航母用钢。据悉,从本世纪初开始,我国就已经开始与俄罗斯谈判,要引进俄罗斯的军用特殊钢生产技术。后来经过一番苦苦谈判,才从俄罗斯手中得到了苏联留下来的技术。最后再结合我国原本钢生产技术和体系,我国也就能够生产制造出航母用钢了。据媒体报道,中国早在2012年8月,就投产了能够生产高强度特种钢的130吨电渣炉,能够年产8套第三代核电站专用的电渣锭,以及最大单重100吨的航母用大宽厚高强度板坯6000吨的能力。随后中国又有了200吨级电渣炉和特宽厚板轧机,完全可以采用自主生产的钢材建造大型航空母舰。

有一个广泛传说,就是俄罗斯航母用钢如何特别先进,如何特别厉害,论据就是瓦良格号放了十几年,回来一检测,无磁无锈。其实,瓦良格号也是生锈的,有图为证。航母用钢的高要求,不在于是否生锈,舰艇是否生锈不是钢材性能的缘故,而在于精心的保养。

正在纽波特.纽斯船厂建造的“肯尼迪号”核动力航空(福特级第二艘),表面并没有锈迹斑斑,而是基本防锈漆涂层色。

航空母舰所用的钢材(钢板)从钢铁工业生产角度来说,生产流程与其它“中等合金含量高度钢”并没有任何差别,并不需要特殊的冶金设备,而是使用最常见的基础钢铁工业装备就能将它生产出来。

这张动图是:铁水罐将高炉冶炼出来的炙热铁水倾倒进炼钢转炉当中。铁水在转炉当中经过40分钟左右的“氧化法”冶炼,再经过初步合金化就出钢,生产效率非常高!

建造一艘排水量10万吨级别的超级航空母舰(尼米兹级),各种各样的钢板、型材要54000吨左右,这就需要一个批次的冶炼规模较大,所以就必须使用转炉炼钢来完成。

表格里HSLA80/100就是航母用钢(≤50就是飞行甲板用材的厚度),航空母舰所用的钢材合金成分不是很多,而且舰船用钢材里的合金成分含量也要适宜,并不是成分越复杂、合金含量越高越好!因为成分越是复杂的钢越难以冶炼,需要将各种化学成分调整为最佳,会增加很长的冶炼时间加大了冶炼成本,甚至稍有不慎,造成某个合金成分烧损处于“成分下限”要求之外,那么整炉钢就报废了损失是巨大的!

钢材里的合金成分太高对后续的冷加工和焊接也造成了极大的麻烦,合金含量越高的钢牌号理论上来说强度越是高,强度很高的钢很难进行滚卷、冲压成型,更严重的是难以焊接!航空母舰钢材焊接过程中要先将两块钢板的边缘铣成“>”状,两块钢板之间要形成><状态,然后由自动焊接机开始焊接,焊接过程焊线要略高于钢板(俗称:加强高)…焊线的强度要高于所焊接的钢板,如果焊接过程因为合金含量高造成了成分“烧损”,达不到技术要求,那么焊接也就失败了…所以,航母用钢在研制过程中就要以:化学成分适中、利于冶炼,热处理、利于冷弯、滚卷、焊接…等后续加工为原则,而不是过分的强调自身的高强度。

转炉冶炼完毕的钢水不能马上进行浇铸,还需要在“炉外精炼”

设备当中进行二次炼钢,图片上是目前冶炼较高档合金钢的重要设备“LH法炉外精炼炉”,它的功能是将转炉初步冶炼的钢水再一次冶炼,同时对初步冶炼的钢水进行合金成分微调整达到最佳状态,并且使用粒状碱性造渣材料对钢水进一步的洗涤、纯净,将钢水里的有害物降低极低的标准。

通过炉外精炼后的钢水要进入“连铸”

工序,早年间生产航母用钢时,要把钢水浇铸成大型钢锭,并且要在钢锭模内缓冷、保温很长一段时间,因为航母用钢的钢锭都非常的大,每一个通常都在13.1吨(板材用)和8.3 吨(球扁钢用),这样大的钢锭冷却要均匀,否则会因为局部热胀冷缩造成钢锭外表和内部拉裂,要是这样整个钢锭也就报废了,损失同样是巨大的!但是,模铸工艺投资大,钢锭模、浇铸底盘、中心铸管、各种耐火砖,都是巨大的资金投入,并且效率太低!在1970年代随着钢铁工业的进步,“连续铸造法”替代了模铸法,成为目前钢坯生产的主要工艺手段。

图片上就是传统的“模铸法”工艺,方形钢锭模是浇铸型材所用方锭,早年间航母的球扁钢(就是“龙骨”)用锭也是这样生产出来是,模铸法现在仍然用在潜艇耐压壳体用钢生产工序,模铸出来的钢锭内部更加致密,再经过“初轧机”碾压成钢坯,钢的强度就更高了!目前大型钢铁企业模铸法都用在更高档钢材生产工艺上。

图片里是“企业号”

核动力航母的飞行甲板用板材,宽度超过5米、长度超过25米、厚度为50毫米,航母用钢板有好几个规格,其中飞行甲板是重中之重,三个足球场大的面积需要用钢板8000吨左右,而且必须是超宽超长的!目的就是要在铺设飞行甲板时减少焊缝和铆接点,造船行业有一个术语叫做“累积误差”,这个术语的解释就是:两块钢板对在一起焊接过程会出现高度误差,这是不可避免的,但要控制在误差范围之内,如果是焊缝过多就会出现“累积误差”,一旦超过了范围就会给舰载机起降造成不安全的影响!所以,航母甲板的钢板必须要超宽超长,也就是减少“累积误差”的影响,平顺的飞行甲板则有利于舰载机的安全起降,至于说飞行甲板的厚度也是在满足强度要求下尽量的要薄一些,太厚的钢板会增加航母自身的“死重量”,“死重量”会消耗很大的反应堆输出功率,严重的降低了航速和航程,所以飞行甲板不能太厚。

飞行甲板用钢材是航母用钢材当中生产要求最高的,由于是超宽超长的一般轧机根本不能胜任,非得是轧辊长度在5500毫米的钢板轧机才行,但是“5500毫米宽厚板轧机”是超级钢铁工业装备,目前世界只有7台!没有此型轧机的国家,就是因为这道门槛被挡在了自主全部生产航母用钢的门槛之外,只有花费巨额资金去有此轧机的国家去购买飞行甲板用钢材,还要看人家的脸色。

总之,能否生产出来航母用钢材体现了一个国家钢铁工业技术水平,关键是这个国家是否拥有全套的钢铁工业设备,而这些重型机械设备的制造更是体现了这个国家的整体重工业实力,目前世界上可以全部生产各种规格航母用钢的国家仅4个,也是世界上总体工业能力最强的4个。其他国家要想在航母用钢上有所突破就必要进行高投入改善钢铁工业设备和提高从业人员的素质才行!