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中國已研製出超高強度鋼,為什麼卻沒有辦法用在航母上

由於同航母有著千絲萬縷的聯繫,高強度鋼一直是國內非常關注的問題,但同時也造成了不小的誤區。比如,有不少文章和網友認為,屈服強度越高的鋼,就越適合用到航母之上。例如在2017年,我國的寶鋼公司研製出BS1100E超高強度鋼,其屈服強度達到了1100兆帕,打破國外壟斷和我們對國外的依賴,因此很快成為熱炒的話題。但事實上該型高強度鋼主要應用在超大噸位起重機的吊臂,而航母使用的特種鋼仍然主要是鞍鋼生產的。

寶鋼生產的超高強度鋼,一度成為外界非常關注的話題。

航母用鋼面臨的環境極其惡劣複雜,因此有非常多的要求。

儘管高屈服強度是航母用鋼的重要標準之一,但絕非代表全部。在實際的應用案例之中,我們可以看到屈服強度遠低於BS1100E鋼的材料也在航母上使用。例如,美國航母高強度鋼的屈服強度就有從352兆帕到903兆帕的5個等級,HY-80鋼的屈服強度為549兆帕,HY-100的屈服強度為689兆帕。要按照屈服強度越高越適合的理論,那麼BS1100E鋼豈非是建造航母的逆天材料?

然而實際上,航母用鋼同陸上機械相比有很大差別,有著許多特殊的要求。我們可以聯想一下,陸地上開弔車的師傅,時不時地用帶鹽分的海水猛衝吊臂,又用烈火對其進行炙烤,然後吊臂還要經常咣當咣當撞擊笨重的物體。老闆看到如此摧殘它的心頭肉寶貝疙瘩,肯定會非常禮貌地請吊車師傅到他的辦公室里坐一坐,然後偷偷地撥打精神病院的電話。

但這一切衝擊,都是航母用鋼在海上經常遇到的。航母出海時,水線附近的部分會經常受到海浪的拍打。而飛行甲板使用的特種鋼,又要求能夠承受發動機尾焰的高溫侵襲,能夠應付30多噸的艦載機攔阻著艦,其實我們可以將其形象地比喻為「撞擊式著艦」。因此,首先是航母使用的高強度鋼和BS1100E的工作環境完全不同,因此具體的要求也會有很多差異。

寶鋼的超高強度鋼,主要應用於吊車的吊臂,它的問世,降低了我國對進口的依賴。

屈服強度僅僅是航母用鋼的標準之一,但並非強度高就能用在航母上。

對於許多武器裝備而言,鏽蝕是非常讓人頭疼的事情,而尤其以海軍裝備尤甚。各種艦艇要長期在鹽霧、海水和濕潤的複雜環境下工作,因此很容易發生腐蝕問題,航母也是一樣的會遇到。航母使用的高強度材料遭遇海水和鹽分腐蝕,既會降低材料的力學性能,同時也會縮短使用壽命。此外,材料強度越高、應力水平也會越大,應力腐蝕斷裂的敏感性也就越高。在全球海軍的歷史上,就曾經發生過多次因為高強度鋼產生裂紋而釀成事故的案例。強度再高怎麼樣,通不過鹽霧試驗,照樣不合格。

航母用鋼遇到的第三個方面的問題是相對疲勞度降低。鋼材的屈服強度變高,並不一定代表著高強度鋼材抵抗斷裂的能力也會得到同等層度的提高,由此會造成相對疲勞強度降低。因此,在提高鋼材屈服強度的同時,還需要考慮到斷裂疲勞性能和加工性能的同步提升問題。不僅如此,材料屈服強度的增加,而它的韌性也會降低。例如,HY-80鋼的伸長率為20%,而HY-100鋼的伸長率直降低到18%。強度越高的材料,對結構剛度突變、空隙和裂紋會非常敏感。無法達到一定的疲勞度和韌性要求,對不起,艦艇建造企業拒絕接收。

對於許多武器裝備而言,鏽蝕是非常讓人頭疼的事情,而以海軍裝備尤甚。

在航母用鋼領域,以飛行甲板的用鋼要求最為苛刻。

還有一個問題是焊接。航母用特種鋼材的強度越高、厚度越大、含合金元素越多,對焊接和熱處理工藝的要求也就越嚴格。比如,屈服強度為700兆帕以上的特種鋼材在焊接時需要實施預熱和後熱處理,否則就會產生焊接冷裂紋等缺陷。不僅僅在工藝方面,而且對焊接材料的要求也極為嚴格。例如,印度為了能用上國產高強度鋼,就專門研製有GeeFLUX521焊劑和GRIDUCT-100焊條。不同的焊劑,不同的焊條,或者是化學成分的不同,都會造成高強度鋼的焊接結果發生很大的差異。

即便是本文中各方面的因素都考慮到,也未必能造出合適的航母用高強度鋼。例如,蘇聯/俄羅斯ABA和AB2航母用鋼使用的化學成分就至少有13種,不知道這些成分使用的比例,造出來的絕大多數都是廢品。這就是為什麼能研製航母用鋼的國家會如此之少,美國對此類材料的技術進行嚴格封鎖了。

我國航母用鋼在鞍鋼,官方的消息最近已經證實。

綜上所述,BS1100E超高強度鋼如果要用到航母上,還需邁很多道門檻。不管是中國,還是印度,在極短的時內研製出航母使用的特種用鋼,很有可能都是以獲得配方和相關工藝為前提。因此,航母用鋼需要解決的問題有很多很多,絕對不等同於高強度鋼,它的要求要嚴苛得多。其實汽車也在用高強度鋼,那你拿它造航母試試?


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