海洋工程是海洋钻研与开发的重要基础，，，已上升为国度战术。。！！
！笆奈濉惫婊刑岢鲆诤Ｑ蠊こ、、、海洋资源和海洋环境等领域实现主题技术的重大突破，，，升级海洋工程设备结构，，，添补国内技术空缺。。。钛材不仅比强度高，，，可大幅降低结构件重量,并且耐侵蚀机能好，，，在中性和氧化性空气及众多恶劣环境中的耐蚀机能优于其他常用金属资料，，，是海洋工程设备的首选资料⑴。。。用钛材代替不锈钢，，，可耽搁海洋工程设备使用寿命，，，削减守护和修理用度,提高海洋作业的安全性和靠得住性23］。。。经过多年发展，，，我国海洋工程设备用钛材系统已初步形成。。。

凭据《2020年中国钛工业发展汇报》统计了局⑷，，，2020年中国钛加工材产量为97029t,其中海洋工程领域钛加工材用量占比达7.7%以西北有色金属钻研院为代表的钻研单元，，，研制出多种机能优良的海洋工程用钛合金，，，如Ti75、、、Ti31与Ti91等，，，现已大量利用于船舶、、、潜艇、、、探测器等海洋工程设备。。。

首先介绍海洋服役环境的特点以及钛合金在海洋工程中的利用情况，，，而后简述国内外开发的海洋工程用钛合金及其利用情况，，，并从委顿机能、、、蠕变机能、、、焊接机能、、、断裂韧性等方面对海洋工程用钛的选材进行论说，，，以期进一步推动钛合金资料在海洋工程设备领域的利用。。。

1、、、海洋服役环境概况

在海洋环境中，，，电解质、、、溶化氧、、、海洋生物以及静水压力等⑸句城市影响海洋工程设备的使用寿命，，，对潜艇、、、深海探测器等海洋工程设备的服役安全性和不变性造成巨大影响。。。据统计⑺，，，海洋侵蚀造成的经济损失每年可达7000亿人民币，，，并呈逐年递增的态势。。。

海水是侵蚀性很强的天然电解质，，，存在侵蚀性很强的氯离子(cr),cr会渗入并粉碎金属理论的氧化膜，，，还会与一些金属元素形成拥有溶化性的氯化物，，，加快氧化膜溶化，，，使金属基体失去；ざ磺质储。。：：Ｋ砺塾肟掌哟，，，会溶化肯定的氧,而氧有篡夺电子的能力，，，因而靠近海面的金属工件容易获得电子造成阴极，，，海水深处的金属工件容易失去电子成为阳极，，，二者之间形成电化学侵蚀，，，重要反映如下⑼。。。

海洋生物也是导致海洋工程设备侵蚀的重要成分之一。。：：Ｑ笊锘岣阶旁谟牒Ｋ哟サ暮Ｑ蠊こ躺璞咐砺，，，形成生物膜，，，进而引产生物侵蚀。。。杨宗澄等皿钻研了船舶理论污损情况与海洋生物的关系。。。钻研发现，，，对于渔船，，，由于其行驶航路根基固定，，，海洋生物的生计环境相对不变，，，因而海洋生物会持久附着在船壳理论，，，粉碎；げ悴⑶质唇鹗艋。。。船壳理论涂覆防污漆，，，可在肯定水平上预防生物侵蚀。。。

深海层海洋工程设备必要应对巨大的静水压力。。。静水压力通过推进点蚀成长、、、粉碎金属理论钝化膜等方式，，，影响金属的抗侵蚀机能。。。杨小佳等⑴］钻研了静水压力对TA2纯钛电化学机能以及应力侵蚀行为的影响。。。钻研发现，，，TA2纯钛在海水环境中的开路电位随着静水压力的增大而增大，，，如图1所示。。。

静水压力增大还会推进TA2纯钛的均匀侵蚀及阴极析氢反映，，，使TA2纯钛的侵蚀电流密度增大。。。Liu等血通过慢应变速度试验，，，钻研了静水压力对Ti-6AMV合金在3.5%NaCl溶液中应力侵蚀开裂(SCC)的影响。。。钻研批注，，，静水压力由0.1MPa提高至20MPa后，，，钛的溶化加快，，，氧化膜电阻降低,导致Ti-6A1-4V合金的应力侵蚀开裂加剧。。。静水压力增大还会推进Ti-6A1-4V合金α/β界面上8氢化物的形成。。。

2、、、海洋工程用钛合金

2.1海洋工程用钛合金简介

2.1.1舰船用钛合金

俄罗斯在船用钛合金领域的钻研水平居世界前列，，，已形成分歧强度级此外船用钛合金［⑶。。。其“阿尔法”级、、、“麦克”级、、、“塞拉”级核潜艇壳体均使用钛合金制作，，，仅“阿尔法”级核潜艇钛合金用量达到3000t。。。

美国以其成熟的航空用钛合金系统为基础，，，针对海洋工程设备的服役环境，，，形成了齐全的海洋工程设备用钛合金系统，，，并成功地将钛合金利用于潜艇、、、海底管道和深潜器耐压壳体等海洋工程设备。。。其研制的“阿尔文”号深潜器耐压壳体选取了钛合金，，，下潜深度达到6500m。。。

我国于20世纪60年代起头船用钛合金的利用与钻研，，，经过多年发展，，，已获得较为显著的成就,形成了相对齐全的船用钛合金系统。。。目前，，，我国自主研发的高机能钛合金——Ti62A,已成功利用在“奋斗者”号深海载人潜水器上，，，并实现了万米深海测试，，，标志取我国舰船用钛材制作水平发展到一个新的高度。。。

2.1.2海洋油气和海水淡化用钛合金

随着陆上化石能源的逐年削减，，，人们将眼光转向海洋中丰硕的油气能源。。：：５子推锏目碧胶涂晒ぷ髦匾栏胶Ｉ献昃教，，，平台上的结构件、、、紧固件和管件等持久受到海洋环境侵蚀以及委顿载荷的影响，，，因而兼具优异耐侵蚀性和高强度的钛合金成为海洋油气设备的首选资料少］O

海水淡化即利用海水脱盐出产淡水，，，是沿海居民解决淡水供给的重要蹊径之一。。：：Ｋ街栌卸嗉渡琳舴、、、电渗析法、、、蒸憎法、、、反渗入法等，，，其中多级闪蒸法是海水淡化的重要步骤之一，，，是利用最多的海水淡化步骤。。。早期，，，出产设备的热互换部门重要使用铜合金。。。但铜合金持久使用会被海水侵蚀，，，已逐步被更靠得住且免守护的钛合金所取代旳。。。

2.2海洋工程用钛合金种类及利用

2.2.1低强钛合金

低强钛合金的屈服强度在490MPa以下，，，重要商标有TA1、、、TA10、、、Ti31、、、TA16、、、ZTA5等，，，多用于海洋油气和海水淡化领域，，，如板/管式换热器、、、管道、、、冷凝器、、、阀门等网。。。

Ti31合金是西北有色金属钻研院研制的一种新型耐高温、、、耐侵蚀、、、抗氢脆钛合金。。。与一致强度的其他钛合金相比，，，其塑韧性、、、中温热强性、、、高温悠久性等机能更为凸起，，，可在300~400您的高温环境下使用，，，易加工成板、、、棒和管等产品。。。钻研发现,在高温、、、高压氢氧化锂水溶液中(350°C,18.6MPa),Ti31合金不易吸氢且韧性较高网，，，属于应力不敏感型钛合金。。。Ti31合金在350七下无应力露出3000h后，，，仍维持较高的塑韧性，，，拥有优良的综合机械机能和高温热不变性Ti31合金的强度约为纯钛的1.5倍也］,且拥有优异的焊接机能，，，焊接系数大于0.9,焊接接头抗拉强度大于590MPa,冲击功不小于58.8J/cm2［22］。。。

TA10钛合金是一种近a型低强钛合金，，，名义成分为Ti-0.3Mo-0.8Ni,拥有优良的抗侵蚀能力，，，可取代成本较高的Ti-0.2Pd合金利用于海洋工程设备。。。TA10钛合金的耐蚀机能介于Ti-50A和Ti-0.2Pd合金之间，，，在硝酸、、、辂酸等介质中拥有很好的耐蚀性。。。钻研批注，，，在40%-70%HNO3溶液中，，，TA10钛合金的侵蚀速度显著低于Ti-50A和Ti-0.2Pd合金冋。。。TA10钛合金与Ti-65A合金的冷加工机能和弯曲机能相当，，，可在室温下进行加工，，，目前重要以板材大局利用于海水淡化领域。。。20世纪80年代，，，我国初次将TA10钛合金利用在湖南湘澧盐矿的真空制盐设备中，，，大幅耽搁了设备的使用寿命曲。。。

低强钛合金资料的塑性、、、焊接性、、、成形性好且耐海水侵蚀，，，多用于对资料强度要求不高但对耐侵蚀机能要求较高的结构件和大型焊接组装设备。。。由于钛合金资料自身的导热性较差，，，焊接过程中会出现组织粗壮且均匀性差的热影响区。。。因而，，，亟需攻克免热处置大型结构体焊接和在线热处置焊接等技术难题。。。

2.2.2中强钛合金

中强钛合金的屈服强度在490-790MPa领域内，，，重要商标有Ti70、、、Ti75、、、TA17等，，，常见的中强钛合金结构件有导流罩、、、潜艇壳体、、、四通海水球阀等?。。。

Ti70合金属于Ti-Al-Fe-Zr系，，，是近a型钛合金，，，其耐蚀机能好、、、透声机能强且无磁，，，冷成形加工性和可焊性好⑵旳。。。Ti70合金力学机能良好，，，板材抗拉强度大于700MPa,延长率大于20%o与俄罗斯开发的同系列钛合金JIT3-B(抗拉强度685~880MPa,延长率10%-12%)相比，，，Ti70合金的机能更为优越，，，且更易加工⑵］。。。

TA17钛合金也是一种近α型钛合金，，，名义成分为Ti4Al-2V。。。该合金拥有良好的焊接机能、、、抗海水侵蚀机能以及较高的静力强度和循环载荷强度，，，重要用来制作舰船壳体，，，能有效提高舰船设备运行的靠得住性和使用寿命［釦。。。TA17钛合金的热加工机能受温度和应变速度的影响较大，，，在750-900°C时的变形机制以动态再结晶为主妙］。。。于辉等囱选取热压缩尝试，，，钻研了TA17钛合金在热轧前提下的高温变形行为及热加工个性。。。钻研批注，，，TA17钛合金较优的热轧工艺参数为：：变形温度800~1000°C,应变速度1~10s-1。。。

2.2.3高强钛合金

高强钛合金的屈服强度在790MPa以上，，，重要商标有TC4、、、TC10、、、Ti80、、、TB9等，，，多用于制备钻杆、、、潜水器球壳、、、紧固件等耐压结构件。。。

TC4钛合金是一种a+0型钛合金，，，名义成分为Ti-6AMV,是目前海洋工程设备中最常用的一种高强钛合金。。。通过调整TC4钛合金中V、、、A1合金元素成分领域，，，降低C、、、0、、、N等间隙元素含量，，，钻研人员开发了危险容限型钛合金——TC4ELI0万明攀等钻研发现，，，片层状组织的集束天堑能够扭转裂纹的方向，，，阻止二次裂纹的产生，，，因而片层状组织TC4ELI钛合金的抗委顿裂纹扩大性较等轴组织TC4钛合金更好。。。

宝鸡钛业股份有限公司成功制备出用于4500m深潜器载人舱的TC4EU钛合金半球壳（见图2）,尺寸和力学机能均满足深潜器载人舱用钛合金球壳设计指标。。。

Ti80合金是上海钢研所自行研制的875MPa级Ti-6.0A1-2.5Nb-2.2Zr-l.2Mo系a+/3型钛合金，，，拥有强度高、、、韧性高、、、耐蚀性好等良好机能，，，常用于制作深潜器和舰船的耐压壳体⑶］。。。西部超导资料科技股份有限公司已制备出340mmX1800mmX2700mm的超大规格Ti80合金锻坯，，，如图3所示⑶。。。该锻坯各方向的力学机能差距极小，，，分歧地位的组织均匀一致，，，拥有优良的力学机能不变性和组织均匀性。。。

钻研批注⑶跑，，，Ti80合金的力学机能受退火工艺的影响较大，，，退火温度在900戏时，，，室温抗拉强度会随着保温功夫的耽搁出现先升后降的趋向。。。对Ti80合金的焊接接头进行热处置，，，可使其焊接系数达到0.9,优于TC4ELI钛合金⑶］。。。

中、、、高强度钛合金资料在舰船和深海探测领域利用较广，，，不仅塑性、、、耐蚀性优异，，，还具备优良的抗委顿、、、抗裂纹扩大和抗压机能。。。然而，，，钛合金制备工艺存在出产效能低、、、能耗高档问题，，，以至中、、、高强度钛合金出产成本较高，，，制约了其利用与发展。。。

亟需发展钛合金低成本出产工艺，，，如连铸连轧、、、永远模铸造法等；通过选取资料利用率较高的近净成形技术，，，如粉末冶金法、、、激光成形法、、、增材制作法、、、注射成形等技术，，，降低钛合金的制作成本。。。

3、、、海洋工程设备用钛选材身分

受海洋环境限度，，，海洋工程设备用钛合金的选材更侧重于资料的综合机能，，，如低周委顿、、、蠕变机能、、、断裂韧性、、、焊接机能等。。。

3.1低周委顿、、、蠕变机能

为适应深海的高静水压力，，，海洋工程设备必要使用高强度的金属资料。。。通常情况下，，，资料强度提高的同时，，，塑性和断裂韧性则会降落。。。低周委顿和蠕变机能是评估结构资料安全性的重要凭据，，，周期性的交变应力作用及应力过载均会使金属资料产生塑性变形。。。

漯河工业大学钻研发现，，，在极限应力作用下,片层组织和双态组织的TC4ELI钛合金均会产生循环软化,双态组织中位错的有效滑移距离远小于片层组织，，，并且等轴a相中的高密度位错也能有效故障委顿裂纹的萌生和扩大。。。图4为双态组织和片层组织TC4ELI钛合金的委顿寿命曲线㈤］。。。从图4能够看出，，，相比于片层组织，，，双态组织TC4ELI钛 合金的委顿机能越发优异。。。

3.2焊接机能

钛合金中的杂质元素Fe、、、C、、、Si会对其焊接机能产生肯定的影响。。。C为间隙元素，，，Fe、、、Si为置换型元素，，，在焊接过程中这些元素均可与钛反映形成化合物，，，在提高钛合金强度的同时降低其塑性，，，导致焊缝塑性急剧降落，，，在焊策应力作用下易产生裂纹。。。

西北有色金属钻研院以可焊性为主导思想，，，开发出一种海洋工程用Ti-Al-Zr-Mo-Cr-Nb系可焊高强韧钛合金购，，，该合金屈服强度>900MPa,延长率>13%,断裂韧性〉75MPa-m172,且经电弧焊或电子束焊后焊接接头系数≥0.9。。。

3.3断裂韧性

深海耐压结构不仅对资料强度有肯定要求，，，并且对韧性有较高要求⑷]。。。用来评价钛合金资料断裂韧性的指标有平面应变断裂韧性Ki。。！！
、、、丿积分、、、裂纹张开位移5、、、冲击吸收能量K等。。。为缩短评价周期、、、降低用度，，，工程上通常选取冲击吸收能量K或夏比冲击吸收功血来急剧评价资料的断裂韧性阀o中国船舶重工集团725钻研所针对现有高强钛合金焊接接头冲击韧性较低的问题，，，开发出一种高强度高冲击韧性的耐蚀可焊钛合金⑷]。。。通过利用Al、、、Mo、、、V、、、Nb、、、Cr、、、Zr等元素调控钛合金的铝当量([Al]m6)和钳当量([Mo]w8),所制备的钛合金锻件不仅断裂韧性高(>80MPa?m1/2),并且焊接机能良好(焊接接头系数〉0.9)。。。

漯河工业大学在Ti-B19合金基础上，，，通过增长廉价的Fe元素，，，开发出一种新型高强韧低成本近jB型钛合金——Ti-3Al-5Mo4Cr-2Zr-lFe(Ti-35421)[44]。。。该合金抗拉强度为1313MPa,屈服强度为1240MPa,延长率为&62%,断面收缩率为17.58%,断裂韧性为75.8MPa?m1/2,且拥有优异的耐侵蚀机能。。。

4、、、结语

钛合金比强度高、、、耐蚀性好，，，对海洋工程设备的安全性和靠得住性提供了巨大的保险。。。近10年，，，随着海洋工程的发展，，，我国在新型钛合金钻研方面非；钤，，，已初步成立分歧强度级此外海洋工程用钛合金系统，，，并已利用于舰船、、、海洋油气和海水淡化等方面。。。但与国皮毛比，，，在海洋工程用钛系统建设方面仍有不小的差距。。。重要体此刻国内钛合金基础 钻研幽微，，，针对钛合金加工工艺与组织机能关系的深档次钻研较少，，，钛材设计与工艺技术短缺原创性和革命性。。。

将来，，，我国应在海洋工程设备结构设计、、、设备选材及资料制备工艺等方面，，，逐步成立工程利用系统及评价系统，，，这将对我国海洋事业的发展拥有重大意思。。。

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