現代水面戰斗艦船和潛艇等為了具有較好的穩定性,增加有效載荷、機動性和生存性,要求不斷增加采用能減輕殼體結構重量的高強度鋼板比例。海軍艦船建造使用的合金鋼和裝甲鋼需要約總量的50%,服役過程中的一般動載荷包括波浪載荷、波浪拍擊、沖擊、振動、在熱帶和寒帶海域的熱偏移、船貨漂移、艦載機的起飛和降落以及武器開火產生的反作用力等。在這些環境下,海軍艦船還必須保證殼體結構的完整性以使其具有連續抗浪性、高斷裂韌性、以及對敵方來襲火力做出快速及時的反應。作為海軍中兩種主力裝備,航母和核潛艇誰對鋼材的要求更高?
航母和核潛艇相比,核潛艇對鋼材的要求更高、更苛刻。航母對鋼材的要求很苛刻,與核潛艇類似。后者對鋼材的特殊要求是源于其主要在水下活動,需要承受巨大的海水壓力;而航母甲板則要經常承受固定翼艦載機著艦時的巨大沖擊力,如果甲板鋼材不過關,艦載機著艦時就可能通過阻攔索將甲板給掀起來,所以航母用鋼既要有很高的強度,還要有很高的韌性。
與此同時,航母用鋼還要具有低磁性、耐高溫高濕、抗爆以及良好的焊接性。世界上能夠自主研發和生產航母用鋼的國家只有美國、俄羅斯、日本、德國、中國等寥寥幾個。為滿足大潛深潛艇(500-600m)主船體的建造要求,俄、美、日等國已采用了屈服強度為900MPa~1080MPa級超高強度潛艇耐壓殼體用鋼。美國研制的HY80鋼、HY100鋼、HY130鋼、HSLA100鋼等應用于艦艇制造的高強度低合金鋼,最高強度達到900MPa,被美國政府作為戰略物資,不允許擅自出口。
日本90年代開發的NS110鋼屈服強度已達到了1080MPa級,俄羅斯研發的系列鋼最高強度甚至達到1175MPa級。以國外航母為例,航母甲板需要承受飛機起降的巨大沖擊力以及燃氣沖刷、爆炸沖擊等極端復雜的服役環境,技術要求很高,強度級別和厚度大大高于一般船體結構鋼。美國航母大量采用690MPa級高強鋼作為航母甲板用鋼,新近又研發了強度級別785MPa級的HSLA115鋼,已經開始在新型航母——福特號上試用。
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