鈦鋼復合板在海洋構筑物的應用

鈦因其優(yōu)良的耐腐蝕性而被大量用作各種化學反應容器、熱交換器材料，但缺點是成本較高。特別是作為結構部件使用時這個問題尤為突出，有效的解決方法就是使用鈦鋼復合板。鈦與普通鋼的復合材稱之為鈦鋼復合材，既有鈦的耐蝕性，又有普通鋼板作為結構物的強度，重要的是成本也大幅度下降了。近年來，鈦鋼復合板又增添了新用途，即在海洋土木領域開始適用于鋼構造物的防蝕材。這不僅是因其成本較低，作為主體的鋼構造物的焊接安裝來看，也必須采用鈦鋼復合板。爆炸法、厚板軋制法制造的鈦鋼復合板為厚板，其用途主要用作耐蝕性構造材料。高純度對酞酸設備等的化工設備、冷凝器的管板用在發(fā)電設備上。連續(xù)熱軋制造的鈦鋼復合板為薄板，主要用在海洋鋼構造物的襯里，應用領域為海洋土木。

鈦在流動的海水中具有非常優(yōu)良的耐蝕性,目前有兩種方法使鈦材能夠作為海洋構筑物防蝕材。一種是把鈦板和有機系防蝕材制成復合包覆材;第二種方法是用鈦鋼復合板包覆焊接到新建的建筑物上。就第二種方法而言,尚存在二種問題,其一就是將鈦作為襯里的接合問題。僅鈦獨自用作構筑物在經(jīng)濟上是不成立的。只有充分發(fā)揮鈦的耐蝕性能,將構筑物主體用鋼制造才是經(jīng)濟的。然而將鈦 直接與鐵焊接形成的脆性金屬間化合物也是不實用的。只有將鈦與鋼采用熱軋一體化工藝的「鈦鋼復合板」,將復合板的鋼部分焊接接合將鋼構筑物的主體上,再利用復合材鈦的防蝕性。其二鈦鋼復合板的尺寸問題。以前因不能制造出鈦鋼復合薄板,用該材作為襯里材時因板太厚使其尺寸與形狀受到限制。因此采用薄鋼板制造工藝時采用連續(xù)熱軋機,其厚度只有5mm的線圈狀鈦復合薄鋼板。該復合鋼板的接合強度約150-200MPa,略高于日本標準JIS-G3603所規(guī)定的值,適合作防蝕材料襯里材。這種鈦鋼復合薄板的優(yōu)點在于:(1)鈦在海水中基本上不腐蝕,鈦金屬離子也不會溶出;(2)鈦生物體沒有毒性,對周圍的生態(tài)環(huán)境沒有影響;(3)如果鈦能在超長期時間內(nèi)不發(fā)生腐蝕,那么對環(huán)境而言將是一種極友好的材料 。

日本四面臨海,經(jīng)濟活動的基地設在近海區(qū),隨著經(jīng)濟發(fā)展的需要，流通、交通、城市功能等設施的空間正在利用海域，并且從過去的內(nèi)海、內(nèi)灣的淺海域向現(xiàn)在的外海、深海域發(fā)展。為此,日本設立了超大型浮式技術研究小組,對數(shù)公里規(guī)模,耐用100年的超大型浮式海洋構筑物進行了理論研究和實地試驗。而鈦材具有優(yōu)良的腐蝕性能,在海水環(huán)境下溶出離子極少,無毒性,不必擔心污染環(huán)境等優(yōu)點,因而成為海洋構筑物的首選材料。目前在橫須賀建造了一個超大型浮式海洋構筑物,在海水飛沫沖刷處使用了鈦鋼復合材。新開發(fā)的鈦鋼復合板基本上與高級不銹鋼的制造成本相同。在東京灣橫跨道路的建設中就使用了鈦材做橋墩的防濺軀干,每個橋墩的鈦材用量為0.9t。