“奋斗者”号载人舱球壳“钛”强大

11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试胜利返航。值得一提的是,其可搭载3人的载人舱球壳,是目前世界最大、搭载人数最多的潜水器载人舱球壳。

载人舱作为全海深载人潜水器的核心关键部件,是人类进入万米深海的硬件保障和安全屏障。此前世界上最先进的全海深潜水器是美国2019年5月完成万米下潜的“极限因子”,其载人舱可搭载2人。
“奋斗者”号载人舱球壳采用了中国科学院金属研究所钛合金团队自主发明的Ti62A钛合金新材料。3年研制过程中,团队攻克了载人舱材料、成形、焊接等一系列关键技术瓶颈。

据悉,以往深潜器主要使用Ti64材料,这种材料强度、韧性等指标无法达到万米海深极端压力条件下载人舱的目标尺寸和厚度要求。针对这种情况,中国科学院金属研究所提出一种新型合金设计方案,并据此设计和实现了全新的钛合金显微结构,发明了具有良好热加工成形和焊接成形性能的钛合金Ti62A。这种材料韧性和可焊性与Ti64合金相当,但强度更大。

此外,钛合金材料存在固有的“尺寸效应”,尺寸和厚度越大,均匀性和力学性能稳定越难以保证。为解决大尺寸超厚钛合金材料成形的均匀性和力学性能稳定性难题,中国科学院金属研究所通过设计材料微观组织及其获取工艺,联合宝鸡钛业股份有限公司,成功克服“尺寸效应”。

载人球舱由两个半球焊接而成,几个窗口和接口也必须通过焊接完成,保证焊缝位置韧性、实现超大尺寸与厚度材料全电子束一次焊接等都是焊接技术面临的世界性难题。中国科学院金属研究所提出了新的焊接思路,并联合中国船舶重工集团公司洛阳船舶材料研究所突破了一系列焊接成形技术。

在“强大”载人舱球壳等一系列新技术支撑下,2020年10月10日起,“奋斗者”号赴马里亚纳海沟开展万米海试,成功完成13次下潜,其中8次突破万米。11月10日8时12分,“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。

钛管板/钛折流板

俊航金属拥有先进的生产设备、雄厚的技术力量,完善的检测手段,融合多年的材料生产经验及钛设备制造经验,为客户提供优质的钛材和钛材深加工服务。加工范围包括:钛标准件、钛加工件、钛板网、钛贮罐、钛电解板、钛螺丝、钛环、钛槽、钛桶、钛网篮、阴阳极钛板、钛挂具等近百种常见类型部件。

钛管道中比较常用的部件有哪些?

我国70年代始在民用工业的化工系统中使用,钛作为一种用于化工装置中的耐腐蚀结构材料,已经确立了它的位置,而且作为化工输送腐蚀性介质管道中的理想材料,管道的寿命取决于管件,钛件也越来越引起工程技术人员的重视,因此钛管道的标准化越为重要。

  我们分析一下钛件的工作情况:钛管道主要输送的是腐蚀性严重危险介质,当带腐蚀介质的介质经过钛管件时、介质都带有一些压力,而各管件的部位承载压力不同,以较为常用的三种管件(弯头、三通、异径管)来分析:

  一、异径管:

  异径管的工作情况,介质通过异径管时往往介质是从大头向小头流动,因截面积的逐渐变小使异径管的锥体部位产生增压现象,锥体里表面即承载较大压力又承受严重冲刷腐蚀。

  二、弯头:

  弯头是各管道系统的重要管件之一,除了用作改变介质流动方向外,还起到增加管路柔性。当介质通过弯头时,带有压力的介质直冲弯头的背部,介质顺着背部流动到出口,由此可见,弯头的背既承受较大压力又承受着严重的冲刷腐蚀,说明其背部承载大于任一部位。

  三、三通:

  三通的工作情况与弯头相似,介质通过三通时直冲二通的支路与直路的相交处,此处的承载压力和冲刷腐蚀大于其它部位,支路为主管路的卸压分流状态。

  以上分析表明钛管件是钛管道中相当重要的部件,它直接影响着钛管件的寿命。