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70億造價(jià)的航母剛剛完工7天就出現(xiàn)300條裂縫進(jìn)水、發(fā)動(dòng)機(jī)全部故障，怎么辦？

2018-06-15 16:14:08 作者：王元來(lái)源：中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng) 分享至：

俄羅斯《軍事史》雜志在2018年5月號(hào)的文章中提到了其海軍歷史上建造航母遇到過(guò)的不少教訓(xùn)，披露了其最早的一級(jí)航母：莫斯科級(jí)莫斯科號(hào)，完工后遭遇的尷尬一幕。文章引用了俄軍海軍檔案館最新公開(kāi)的資料，目的一方面是完善其海軍史敘述，二來(lái)更是要告誡現(xiàn)代的造船工業(yè)者們：造船，尤其是大型軍用艦船的建造對(duì)工業(yè)水平要求極高，千萬(wàn)不要認(rèn)為是幾萬(wàn)噸鋼鐵原料壘在一起就能搞出軍艦。航母又是軍艦建造中的難點(diǎn)，總而言之，制造和駕馭這樣的海上巨獸，是一個(gè)耗時(shí)長(zhǎng)久、投資巨大的活動(dòng)。

莫斯科級(jí)比較不倫不類(lèi)

莫斯科級(jí)的最大排水量有2萬(wàn)噸。在這以前，俄國(guó)人以前有半個(gè)多世紀(jì)沒(méi)有真正完工過(guò)2萬(wàn)噸級(jí)或者更大的戰(zhàn)艦了——往前追溯恐怕要到沙俄時(shí)代的戰(zhàn)列艦。總之，無(wú)論是設(shè)計(jì)還是建造，都是巨大的挑戰(zhàn)。而另一方面，工期催得特別急。當(dāng)俄國(guó)海軍高層以“大型直升機(jī)反潛巡洋艦”為名讓項(xiàng)目通過(guò)后，要求在4年內(nèi)完成從設(shè)計(jì)、施工到服役的全過(guò)程。因?yàn)楫?dāng)時(shí)在海上，美軍核潛艇威脅巨大，搭載航空兵力的大型艦艇需求迫切。

俄國(guó)從20世紀(jì)初后，就很少建造數(shù)萬(wàn)噸級(jí)的大型戰(zhàn)艦。這點(diǎn)到60年代才有所改觀

另一方面，無(wú)論是上層對(duì)設(shè)計(jì)的種種干預(yù)和限制，還是俄國(guó)人自己對(duì)航母設(shè)計(jì)概念理解的偏差，這艘2萬(wàn)噸的航母開(kāi)始變得十分不倫不類(lèi)。且不說(shuō)沒(méi)采用全通甲板，只用了一半艦體承載飛機(jī)起降，俄國(guó)人居然還想在有限的艦體上塞入巨量武器：從反潛、防空、反艦無(wú)一不有，這樣盲目追求火力投射能力的做法只能讓整艘戰(zhàn)艦的載荷大大超標(biāo)，為事故埋下了隱患。

莫斯科級(jí)

整艘戰(zhàn)艦在當(dāng)時(shí)的造價(jià)就達(dá)到了2億美元（文中作者的估測(cè)，這筆錢(qián)如果根據(jù)購(gòu)買(mǎi)力折算成今天的美元大約是12億左右，約合超過(guò)今天的70億人民幣）而俄國(guó)造船工業(yè)無(wú)論是在鋼材、焊接還是細(xì)節(jié)施工上，也沒(méi)有做好承接如此噸位戰(zhàn)艦的準(zhǔn)備（50年代的斯維爾德洛夫斯克級(jí)只有1.5萬(wàn)噸）。

基輔級(jí)

1966年，莫斯科號(hào)完成建造，進(jìn)入最后測(cè)試階段，準(zhǔn)備移交給海軍。但令人尷尬的是，在完工一周之內(nèi)，經(jīng)過(guò)幾輪航海和飛機(jī)起降的測(cè)試后，整艘戰(zhàn)艦竟然的各處竟然出現(xiàn)了300余條裂縫，其中5條是大縫。部分鋼板干脆開(kāi)焊或是損壞了。艦體進(jìn)水達(dá)到300余噸。而因?yàn)榕淦椒矫娉龅膯?wèn)題，再加上進(jìn)水，整艘戰(zhàn)艦竟然傾斜了15度之多！

兩臺(tái)提供動(dòng)力的主機(jī)（也就是戰(zhàn)艦用的發(fā)動(dòng)機(jī)）全部故障，其中一臺(tái)是徹底無(wú)法啟動(dòng)了，另外一臺(tái)只能以較小功率勉強(qiáng)使用，而且不停發(fā)出異響……整艘戰(zhàn)艦不得不馬上終止測(cè)試和移交工作，重新返廠進(jìn)行修補(bǔ)和改進(jìn)。不過(guò)俄國(guó)人也借此機(jī)會(huì)反思了自己的設(shè)計(jì)思路，鋼材等各方面材料和工藝也在逐步跟上。這艘戰(zhàn)艦在1968年重新出廠后終于列裝部隊(duì)，雖仍達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的戰(zhàn)技指標(biāo)，但起碼堪用。而這樣的教訓(xùn)也被后來(lái)的基輔級(jí)吸取，俄國(guó)人在造大艦上總算上了道。

一艘強(qiáng)大的航母是由哪些強(qiáng)大的材料和技術(shù)構(gòu)成的？小編查遍資料，整理如下，如有不妥，望大家原諒并斧正。

航母設(shè)計(jì)選材及腐蝕控制需求

文 | 朱英富，孫九霄，楊雄輝，高新華（中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430063）

1 前言

航母作為人類(lèi)有史以來(lái)最大的軍事裝備，是一項(xiàng)復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，所使用的材料種類(lèi)繁多，工作環(huán)境復(fù)雜。航母用材料既包括金屬材料，也包含大量的非金屬材料，從使用功能上分為船體結(jié)構(gòu)材料、管系材料、覆蓋覆層及涂層材料、阻尼及減震降噪材料等。航母用材種類(lèi)多、品種規(guī)格復(fù)雜，不同種類(lèi)和規(guī)格的金屬材料、非金屬材料總計(jì)達(dá)幾千種。

材料的性能水平高低很大程度上影響各個(gè)系統(tǒng)的功能，進(jìn)而決定了航母的性能水平。作為最重要的基礎(chǔ)平臺(tái)，各種材料能否在超過(guò)40 年的服役期內(nèi)保持優(yōu)良的性能，決定了航母的生命力以及技戰(zhàn)術(shù)水平，因此在航母設(shè)計(jì)時(shí)，選材極為重要。選材既要保證材料的安全可靠，滿足航母各部位使用要求，又要綜合考慮材料經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、維修性、耐久性等眾多因素。

在諸多影響材料長(zhǎng)期性能的因素中，腐蝕對(duì)材料的耐久性影響最大。對(duì)于航母來(lái)說(shuō)，腐蝕控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為解決這一問(wèn)題，必須立足于航母的總體設(shè)計(jì)要求和規(guī)劃，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和制造、施工建造等各方面進(jìn)行充分考慮，嚴(yán)格控制制造、建造全過(guò)程中的施工工藝，同時(shí)在后續(xù)使用、維修和管理等方面嚴(yán)格規(guī)范，才能較好地解決腐蝕的防護(hù)和控制問(wèn)題。

2 航母服役環(huán)境特點(diǎn)航母要在多種苛刻環(huán)境下工作，其環(huán)境特點(diǎn)如下：

風(fēng)高浪大，海況險(xiǎn)惡航母要在全球無(wú)限海區(qū)航行，須適應(yīng)高海況環(huán)境。以9 級(jí)海況為例，風(fēng)速超過(guò)32 m/s，浪高超過(guò)14 m。在此環(huán)境下，船體結(jié)構(gòu)承受大的應(yīng)力，對(duì)船體材料（包括焊縫）的綜合性能要求甚高。

海洋環(huán)境溫差大、高濕、干濕交替、高鹽霧航母工作在高溫（或高寒）、高濕、高鹽霧環(huán)境中，其中正常工作溫度低至－ 30 ℃，高至70 ℃，濕度最大可達(dá)100% ，同時(shí)還有包括強(qiáng)太陽(yáng)輻射、霉菌、鹽霧、浸漬、干濕交替等環(huán)境因素作用，這些因素加速了材料（尤其是非金屬材料）的老化、腐蝕進(jìn)程。

腐蝕介質(zhì)種類(lèi)多，水、液、氣、海生物共同作用船體外部腐蝕介質(zhì)包括海浪飛濺沖擊、海水沖刷、泥沙、油污；船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)包括壓載海水、污水、燃油、潤(rùn)滑油、液壓油、污油、蒸汽、高溫?zé)煔狻⒏邏嚎諝狻⒌獨(dú)狻⒀鯕狻⑺帷A、輻照等。同時(shí)，海水的電化學(xué)腐蝕和海洋生物的附著污損，一直是危及艦船安全性的兩大因素，船艦受不同介質(zhì)腐蝕的照片見(jiàn)圖1。沖擊振動(dòng)環(huán)境，多種載荷共同作用包括海浪砰擊、艦載機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊、以及各種機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生長(zhǎng)期交變載荷等對(duì)航母造成的各種沖擊。

3 航母設(shè)計(jì)選材原則

航母選材時(shí)優(yōu)先選用成熟材料，通常應(yīng)遵照以下幾項(xiàng)基本原則：

①所選材料必須符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)經(jīng)過(guò)定型鑒定并經(jīng)海軍訂貨部門(mén)或其委托驗(yàn)收單位的批準(zhǔn)。

②所選材料的力學(xué)性能、物理性能以及規(guī)格應(yīng)符合產(chǎn)品的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能要求。對(duì)有特殊要求者，除常規(guī)力學(xué)性能外，所選材料還應(yīng)滿足相應(yīng)特定的性能要求，如阻尼性能、防彈性能、防磁性能、透聲性能、吸波性能、抗輻照性能、耐光輻射性能、高溫性能、低溫性能等，并應(yīng)使結(jié)構(gòu)重量盡可能小。

③所選材料必須品種規(guī)格及配套材料齊全。盡可能采用通用化程度高的材料，簡(jiǎn)化材料的種類(lèi)、牌號(hào)、品種和規(guī)格；所使用的材料必須可靠性、穩(wěn)定性、安全性、工藝性、適修性、經(jīng)濟(jì)性好。

④積極推廣應(yīng)用新材料。在確保材料各項(xiàng)性能得到檢測(cè)驗(yàn)證且滿足使用需求的前提下，選材時(shí)積極應(yīng)用新材料，提高艦船用材性能指標(biāo)。

除上述通用選材原則外，幾種常用航母材料還有特殊的要求。

3. 1 船體材料選材原則

目前，各海軍強(qiáng)國(guó)均建立了較完整的結(jié)構(gòu)鋼體系，并依據(jù)艦船發(fā)展需求仍在不斷研發(fā)、完善、提高［1 － 3］。

美國(guó)海軍于2007 ～ 2010 年開(kāi)展了“HSLA-115 高性能鋼的評(píng)價(jià)和實(shí)施第Ⅱ階段”項(xiàng)目的研究，對(duì)HSLA 鋼在CVN78 航母上的應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證［4 － 5］。復(fù)合材料等船體結(jié)構(gòu)新型材料越來(lái)越受到各海軍強(qiáng)國(guó)的高度重視［6 － 9］。

船體結(jié)構(gòu)材料研發(fā)、考核環(huán)節(jié)眾多，周期較長(zhǎng)，其材料必須經(jīng)過(guò)以下3 個(gè)階段才能確定能否應(yīng)用于實(shí)際型號(hào)產(chǎn)品： ①材料研制階段。根據(jù)總體設(shè)計(jì)需要的材料性能要求，開(kāi)展材料成分及工藝路線設(shè)計(jì)、工業(yè)試制、綜合性能評(píng)價(jià)等，并制定生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程。②應(yīng)用研究階段。對(duì)材料各項(xiàng)應(yīng)用性能進(jìn)行研究，分析材料研制中存在的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)新材料作出確切評(píng)價(jià)，為型號(hào)設(shè)計(jì)選材提供技術(shù)支撐。對(duì)用量最大的結(jié)構(gòu)用鋼材，確定鋼及配套材料的成分及工藝路線，制訂材料的供貨驗(yàn)收技術(shù)條件，滿足生產(chǎn)與供貨，并制訂鋼的冷熱加工及焊接工藝。③模型考核階段。選取實(shí)船典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬建造及解剖實(shí)驗(yàn)，并選擇在冬季等惡劣環(huán)境下施工，全方位考核材料的各項(xiàng)性能，考核所制定工藝的正確性與可操作性，形成完整技術(shù)文件，完成新材料性能考核及工藝驗(yàn)證，從而確定其能否用于型號(hào)產(chǎn)品。

圖2 所示為船體結(jié)構(gòu)用鋼板及球扁鋼。航母船體結(jié)構(gòu)材料在選材時(shí)除滿足上述通用選材要求外，還應(yīng)當(dāng)要求材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、焊接性能、冷/熱加工性能、低溫韌性水平、抗爆抗沖擊水平。

3. 2 管路及附件材料選材原則

航母的動(dòng)力、保障系統(tǒng)中大部分由設(shè)備和管路構(gòu)成。管路由管子、閥件和附件組成。管子、閥件及附件材料選材要根據(jù)管內(nèi)介質(zhì)的種類(lèi)、性質(zhì)、壓力和溫度等使用條件，并結(jié)合管路的安裝位置、安裝環(huán)境和敷設(shè)方式等多項(xiàng)因素，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析后選取，除通用選材要求外應(yīng)遵照以下幾項(xiàng)基本原則： ①所選管子、閥件及附件材料的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、流體介質(zhì)特性等性能應(yīng)符合系統(tǒng)的技術(shù)性能要求； ②同一系統(tǒng)的閥件和管路附件材料應(yīng)與管材相匹配，同一系統(tǒng)盡可能減少管系材料、閥件和管路附件的種類(lèi)； ③海水管系中閥件和管路附件材料電位高于管材（大陽(yáng)極小陰極）。

3. 3 非金屬材料選材原則

非金屬材料的選用主要考慮功能性，即防火、隔熱、裝飾、吸波、阻尼、吸聲等等，同時(shí)滿足各使用環(huán)境的腐蝕、高低溫、沖擊、振動(dòng)、磨損及相應(yīng)的介質(zhì)條件，其次是安全性，即滿足艦船規(guī)定的毒性、煙密度、阻燃性或低播焰性等性能。另外必須兼顧配套性、可靠性、穩(wěn)定性、工藝性、適修性、經(jīng)濟(jì)性。

航母飛行甲板涂料需具有好的防腐性能，摩擦系數(shù)滿足飛機(jī)作業(yè)要求，耐高溫高速氣流沖擊、耐磨損，具有較好的施工性和修補(bǔ)性［10］。使用壽命不小于3 a，能承受飛機(jī)起降1 萬(wàn)架次輪胎沖擊。防腐防污涂料需具有良好的配套性和施工性，分別滿足各部位腐蝕環(huán)境，其防腐、防污期效滿足規(guī)定的等級(jí)修理周期要求。

4 航母材料腐蝕防護(hù)及控制特點(diǎn)

航母巨系統(tǒng)工程所使用的各種材料（包括金屬和非金屬材料）的腐蝕防護(hù)和控制，因航母結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而導(dǎo)致其工藝技術(shù)的高難度。

4. 1 腐蝕環(huán)境多樣，防護(hù)要求高，防腐設(shè)計(jì)難度大

航母在全球范圍航行，各海域腐蝕介質(zhì)多樣，環(huán)境作用苛刻；船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)復(fù)雜［11 － 14］。航母使用壽命長(zhǎng)達(dá)40 ～ 50 a，為保證其安全使用，對(duì)腐蝕防護(hù)提出了更高的要求，艦船上許多材料傳統(tǒng)可實(shí)施的腐蝕防護(hù)技術(shù)面臨瓶頸。

4. 2 系統(tǒng)組成復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，腐蝕故障影響大

航母由船體結(jié)構(gòu)、船舶裝置、動(dòng)力、電力、船舶保障、航空保障、作戰(zhàn)等多個(gè)一級(jí)系統(tǒng)和幾十個(gè)二級(jí)系統(tǒng)組成，設(shè)備數(shù)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件。腐蝕嚴(yán)重的海水管系就有主機(jī)海水冷卻系統(tǒng)管系、電站海水冷卻系統(tǒng)管系、水滅火系統(tǒng)管系、日用海水冷卻系統(tǒng)管系、艙底疏水系統(tǒng)管系等。

我國(guó)水面艦船裝備故障大部分是由腐蝕引起，而航母由于系統(tǒng)組成復(fù)雜，多個(gè)系統(tǒng)中的電子電氣設(shè)備可能因腐蝕環(huán)境惡劣而降低可靠性，一個(gè)系統(tǒng)的腐蝕故障有可能影響作戰(zhàn)使用甚至波及全艦功能的發(fā)揮，后果影響重大。

4. 3 艙室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，防腐施工空間小，修理難度大

因航母結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜致使腐蝕防護(hù)與控制異常繁雜和困難，這是因?yàn)椋?①航母主甲板下有十幾層，幾千個(gè)艙室，由于各種系統(tǒng)交錯(cuò)布置，底部艙室結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，施工空間狹小； ②由于系統(tǒng)復(fù)雜，大量設(shè)備要在分段合攏后安裝，分段上涂裝的涂料需要在后期進(jìn)行大量的修補(bǔ)，嚴(yán)重影響涂料的防護(hù)效果； ③機(jī)艙、電站、冷站、泵艙的艙底部位腐蝕環(huán)境苛刻，但由于設(shè)備管路布置緊湊，且在底部區(qū)域施工困難，一旦出現(xiàn)腐蝕，修理難度大。

5 航母材料腐蝕防護(hù)與控制建議及對(duì)策

美國(guó)擁有最先進(jìn)的航母腐蝕控制技術(shù)，我國(guó)在這方面剛剛起步。為我國(guó)航母事業(yè)的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，提出以下建議和對(duì)策。

對(duì)航母腐蝕控制工藝技術(shù)進(jìn)行深入研究①結(jié)合航母內(nèi)、外部腐蝕環(huán)境和各系統(tǒng)材料特性和運(yùn)行條件，對(duì)重點(diǎn)部位誘發(fā)腐蝕的內(nèi)因、外因進(jìn)行全面分析和必要的試驗(yàn)，掌握主要腐蝕因素及其變化規(guī)律； ②加強(qiáng)材料在使用環(huán)境下的腐蝕特性研究，結(jié)合前期水面艦船的腐蝕情況，檢查和清理出現(xiàn)的新問(wèn)題，重點(diǎn)開(kāi)展多因素環(huán)境條件下的材料腐蝕規(guī)律研究、多材料耦合條件下的異種金屬電化學(xué)腐蝕行為研究、航母海水管系污損及腐蝕機(jī)理研究。

開(kāi)展防腐技術(shù)頂層規(guī)劃①立足于航母特點(diǎn)，從使用需求出發(fā)，進(jìn)行頂層規(guī)劃，構(gòu)建航母腐蝕防護(hù)控制體系。②按解決當(dāng)前急需、突破型號(hào)研制瓶頸、形成未來(lái)技術(shù)儲(chǔ)備進(jìn)行分類(lèi)，分階段從總體設(shè)計(jì)、施工控制、仿真計(jì)算、試驗(yàn)驗(yàn)證、監(jiān)測(cè)［15］與評(píng)估、材料研制等方面全方位進(jìn)行防腐專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)規(guī)劃，全面提高腐蝕控制技術(shù)水平。

開(kāi)展航母腐蝕控制技術(shù)方案研究①根據(jù)航母壽命剖面及使用需求，研究并提出腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)、建造、管理的定量和定性要求； ②根據(jù)航母材料腐蝕環(huán)境和特性，研究各種腐蝕控制技術(shù)的適用性及效果，明確從設(shè)計(jì)到修理各階段的腐蝕控制應(yīng)對(duì)措施。

編制航母材料腐蝕控制指南及相關(guān)管理文件①編制航母腐蝕控制設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)修理指南，以及艦載設(shè)備腐蝕控制指南，指導(dǎo)各系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、制造工程師、維修工程師、艦員開(kāi)展腐蝕控制工作； ②編制并下發(fā)相關(guān)管理文件，落實(shí)航母材料腐蝕控制指南的實(shí)施、驗(yàn)收和檢查。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前材料腐蝕控制技術(shù)體系還不完善，主要體現(xiàn)在： ①相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不夠，頂層定性規(guī)定較多，在執(zhí)行時(shí)存在一定的隨意性； ②基礎(chǔ)研究不足，信息跟蹤、收集、發(fā)布機(jī)制不夠健全，缺少足夠的腐蝕控制數(shù)據(jù)； ③缺乏完備的腐蝕控制組織機(jī)構(gòu)來(lái)統(tǒng)籌防腐研究工作，構(gòu)建完善的腐蝕控制技術(shù)體系。

當(dāng)前，腐蝕控制設(shè)計(jì)主要按照規(guī)范以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主［16］，缺乏定量的評(píng)估和檢驗(yàn)方法；陰極保護(hù)設(shè)計(jì)缺少定量仿真。對(duì)腐蝕控制設(shè)計(jì)的效果評(píng)審缺少系統(tǒng)、定量的評(píng)估。必須盡快實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)管理到仿真計(jì)算、試驗(yàn)驗(yàn)證、在線監(jiān)測(cè)、定量評(píng)估、科學(xué)管理的轉(zhuǎn)變。

雖然我國(guó)研制了多種型號(hào)的艦船結(jié)構(gòu)鋼、管路合金材料、密封材料、防腐涂料，但整體有效服役壽命與航母的要求還有較大差距。因此，要加大新材料的研發(fā)力度，提高結(jié)構(gòu)材料、管路材料的防腐性能；研發(fā)長(zhǎng)效防腐防污涂料、高性能飛行甲板涂料；加強(qiáng)海水系統(tǒng)腐蝕、污損規(guī)律及控制技術(shù)研究；全面提高材料腐蝕、老化機(jī)制評(píng)價(jià)手段及匹配設(shè)計(jì)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：略

航母作用巨大，什么樣的材料才能達(dá)到其使用要求

現(xiàn)代航空母艦作為支持海軍海空立體作戰(zhàn)的平臺(tái)發(fā)揮著其無(wú)可替代的作用，其質(zhì)量也必須達(dá)到所能做到的極致。而組成航母的各種材料也是各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的頂尖材料，或者是只有航母才配用到的稀有材料。不同部位的材料所需要的特性也不一樣，強(qiáng)度，硬度，抗腐蝕性，耐高溫等。

航母甲板作為戰(zhàn)機(jī)起飛降落平臺(tái)要能夠經(jīng)受住超高沖擊，高摩擦力和高溫氣流噴射，普通鋼板只能乖乖回家了。飛行甲板要能夠承受飛機(jī)著艦時(shí)的強(qiáng)烈沖擊壓力，所以必須要采用高強(qiáng)度鋼板制成，經(jīng)過(guò)特殊處理，有特殊涂層的高強(qiáng)度鋼板，可以防滑，還可承受飛機(jī)降落的撞擊，起飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的高溫氣體。目前主要采用的HY-80和HY-100特種鋼，俄羅斯的AK系列合金鋼。起飛跑道甲板平均厚度是500毫米，其他部位在300毫米左右，彈藥艙和核動(dòng)力機(jī)組艙等比較重要部位的鋼板厚度為500－800毫米，其他部位均一般為150－300毫米。

航母阻攔索，用于將艦載機(jī)在高速的情況下攔停下來(lái)，是艦載機(jī)真正意義上的“生命線”，阻攔鋼索需要直接承受戰(zhàn)機(jī)巨大的沖擊力和阻攔力，又要具備較高的抗疲勞連續(xù)工作性能，硬度和韌性的苛刻對(duì)阻攔索材質(zhì)要求很高。早期航母上普遍使用的是鋼纜。現(xiàn)在的攔阻索基本上都是復(fù)合材料制成的，阻索直徑一般為30多毫米，可以承受100多噸的拉扯力。

航母長(zhǎng)期處于海水中船體表面涂層必須能夠經(jīng)受住腐蝕，以遼寧艦為例，采用的是水性無(wú)機(jī)富鋅底漆防腐涂料，具有很強(qiáng)的耐油性、耐水性和耐溶劑特性；能與鋼結(jié)構(gòu)表面鐵原子發(fā)生反應(yīng)，生成具有物理、化學(xué)雙重的保護(hù)作用，通過(guò)化學(xué)鍵與基體穩(wěn)定結(jié)合的無(wú)機(jī)聚合物防腐涂層。

航母用鋼之大揭秘

一條航母是如何煉成的？造一條航母需要哪些材料？它們應(yīng)該具備哪些良好性能？

航母的建造是一項(xiàng)極為龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，研制機(jī)構(gòu)和船廠要做一系列準(zhǔn)備工作，設(shè)計(jì)、技術(shù)、工藝、材料、施工等都需要最專(zhuān)業(yè)的配套，標(biāo)準(zhǔn)要求比其它船舶高出很多。比如航母上最基礎(chǔ)的特種鋼材和船舶焊接技術(shù)，都跟普通船舶不同，具有特殊要求標(biāo)準(zhǔn)。

先別說(shuō)艦載機(jī)、彈射器什么的，首先一條就是：有沒(méi)有造船的基本材料——航母用鋼！由于航母的特殊性，它的用鋼也有很多特殊要求，比如：要能抗海水腐蝕；要防磁；要耐高溫，要有很高的強(qiáng)度、韌度和良好的焊接性能等等。

前些年，前蘇聯(lián)未完工的“瓦良格”號(hào)航空母艦被我國(guó)當(dāng)破爛兒從烏克蘭買(mǎi)回來(lái)。這條航母在來(lái)中國(guó)前，就已經(jīng)好多年沒(méi)有進(jìn)行過(guò)防銹處理了。運(yùn)來(lái)中國(guó)后，又在大連隨意扔放了3年，也一直沒(méi)有涂漆，但“瓦良格號(hào)”表面基本完好，沒(méi)有什么腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，“瓦良格”號(hào)用的鋼，居然是可以自然抵抗海水腐蝕的，而且，基本是絕磁的，這么多年了，磁力依然為零！當(dāng)時(shí)一個(gè)接觸“瓦良格”號(hào)的專(zhuān)家曾感嘆說(shuō)：“蘇聯(lián)還是厲害，主要人家基礎(chǔ)好，蘇聯(lián)留下的家底，中國(guó)就是追上20年，也很難全面超越啊，尤其是基礎(chǔ)工業(yè)水平，嚴(yán)重制約了軍事設(shè)備的發(fā)展。”

下面就來(lái)說(shuō)說(shuō)航空母艦所用鋼的幾個(gè)特點(diǎn)：

1 抗海水腐蝕

海水對(duì)艦船底部的腐蝕特別厲害，會(huì)嚴(yán)重影響艦船的速度和防護(hù)能力。因此，造一般民用和軍用艦船的鋼都要求有較強(qiáng)的抗海水腐蝕能力。由于航母的作戰(zhàn)環(huán)境更為惡劣，維修所需時(shí)間也長(zhǎng)，因此，要求所用鋼板抗海水腐蝕的能力就更強(qiáng)。由于我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的限制，我們制造艦船所用鋼材抗海水腐蝕力較差，因此我們的軍艦不得不涂上一層特殊防銹漆，而且每三四年就要進(jìn)船塢大修，清除艦艇底部附著物，并重新刷防銹漆。

2 防磁

一般鋼鐵都帶有一定磁力。由于地球本身是有磁場(chǎng)的，一般低磁鋼鐵制造的艦船用久了，會(huì)受地球磁場(chǎng)磁化，產(chǎn)生磁力。磁力對(duì)軍艦來(lái)說(shuō)是非常不利的。因?yàn)檫@容易被敵方磁力探測(cè)儀偵測(cè)到，或受到敵方磁性水雷等武器的攻擊。因此，軍艦用鋼，磁力越小越好。由于我們制造軍艦的鋼鐵防磁性能較差，所以我們的軍艦一般是三四年后，就需要開(kāi)回船塢進(jìn)行逆向消磁處理。然而，這種維修性的處理對(duì)于航母這樣的龐然大物來(lái)說(shuō)，就太麻煩了。

3 耐高溫和耐沖擊能力

飛機(jī)在陸上起飛，一般需要在三公里多，至少也要一、兩公里的跑道助跑、起飛。而在航母上，飛機(jī)在一兩百米內(nèi)，就要從靜止?fàn)顟B(tài)完成滑跑、起飛、騰空的過(guò)程。這除了有彈射裝置助推外，更要求飛機(jī)本身有強(qiáng)大的推力。當(dāng)飛機(jī)加力開(kāi)到足以飛起時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射出的火焰可達(dá)上千度，足以把一般鋼材制作的甲板熔化了！一般艦載機(jī)每架都有三十來(lái)噸重，降落著艦時(shí)，對(duì)甲板的沖擊力極大，因此，對(duì)甲板的抗沖擊力、抗扭曲力的要求就非常高。如果甲板用鋼不過(guò)關(guān)，降落的飛機(jī)很可能會(huì)通過(guò)攔索把飛行甲板給掀起來(lái)。另外航母甲板還要有抗敵方穿甲彈攻擊的較強(qiáng)能力。因此，航母甲板用鋼更是非常講究的。

4 高強(qiáng)度、高韌性

航母建造所使用的特種鋼所要求的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通軍用船舶的鋼強(qiáng)度要求，采用高強(qiáng)鋼板可以減輕船體重量，增加抗彈能力。特別是飛行甲板的鋼材，由于要承受艦載機(jī)起飛過(guò)程中的高熱和高摩擦力，更要精益求精。因此，航母艦體一定要采用高強(qiáng)度合金鋼。船用特種鋼材的屈服強(qiáng)度一般用MPa（兆帕）表示。像油輪、散裝貨船，集裝箱船等民用船所用鋼大約有250 MPa就夠使了，普通軍用船只在300 MPa以下就行。而航母、潛艇用鋼，特別是航母飛行甲板用鋼一般要求在850 MPa以上。換算成我們熟悉的單位，大致是一厘米大小的地方要能夠承受5000～8000公斤的沖擊力。你看，這鋼材抗壓能力有多強(qiáng)。大型航空母艦需要的鋼板品種規(guī)格繁多，建造一艘7.5萬(wàn)噸級(jí)的大型航空母艦，需用各種特殊品種厚鋼板4萬(wàn)多噸，一般可分為船體板、裝甲板及結(jié)構(gòu)板三大類(lèi)。

下面讓我們來(lái)分別看一看航母不同地方需要的鋼材情況

船體用鋼板

要求比較低，基本上就是潛艇用的耐壓板，屈服強(qiáng)度通常為450兆帕和550兆帕，鋼板厚度為22～28毫米。船體的水下部分為了防止魚(yú)雷與潛艇導(dǎo)彈的轟擊，采用鋼板厚度達(dá)150～203毫米。也有制成雙層或三層船體，當(dāng)外層鋼板被擊穿的時(shí)候，還有一層保護(hù)層，這樣就增強(qiáng)了航母的抗打擊能力。以前的航空母艦還在易受攻擊的部分采用增掛裝甲板的方式，以抵御各種意外的攻擊。航母需要的另外一種鋼材就是裝甲鋼板。

裝甲鋼板

一般用在最為關(guān)鍵的核心部位。航母上有兩個(gè)地方最重要，一個(gè)是指揮中心，指揮中心是航空母艦鋼板最厚的部分，最厚達(dá)330毫米，有點(diǎn)類(lèi)似坦克用的裝甲鋼板；另外一個(gè)地方是航母的動(dòng)力系統(tǒng)。如果航母的機(jī)艙被破壞，那么航母就變成了挨打的活靶子，因此，機(jī)艙也要重點(diǎn)保護(hù)。重點(diǎn)保護(hù)的方式就是用裝甲鋼板。此外，炮臺(tái)等地方也要用防彈裝甲板進(jìn)行保護(hù)。航母用鋼的最重要部分是結(jié)構(gòu)用鋼板。

結(jié)構(gòu)板

主要用于飛機(jī)跑道、隔倉(cāng)及船體結(jié)構(gòu)等，尤其是飛機(jī)跑道，要求極高。首先，要求飛行甲板能夠承載20～30噸艦載機(jī)起飛和降落的沉重沖擊。其次，還要承受?chē)姎馐斤w機(jī)高達(dá)幾千度的火舌的烘烤。所以，飛行甲板的屈服強(qiáng)度一般要達(dá)到800兆帕。還有，飛行甲板的厚度不能太厚，一般是40～50毫米，且要求不平度達(dá)5毫米/米以下，否則會(huì)影響飛機(jī)升降的質(zhì)量。更重要的是，飛行甲板的板面越大越好，要盡量減少焊縫。總而言之，航用的結(jié)構(gòu)鋼板要求高強(qiáng)度、小厚度、大面積、能夠在惡劣環(huán)境中使用。

5 世界航母用鋼的一般情況

目前，世界上能制造航母、潛艇用鋼的只有美國(guó)、日本、法國(guó)、俄羅斯等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。其中，質(zhì)量最好的還得數(shù)美國(guó)。美國(guó)用來(lái)制造航母飛行甲板的鋼的屈服強(qiáng)度一般在850兆帕左右。他們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了。

兩個(gè)系列的特種鋼

HY系列特種鋼材

HY-80是一種鎳鉻和加入鈦的合金鋼，屈服強(qiáng)度在800兆帕左右，是制造航母或者造核潛艇最佳鋼材。用這種鋼制造的潛艇，能下潛2000米，而后美國(guó)又在HY-80鋼的基礎(chǔ)上，發(fā)展了屈服強(qiáng)度不低于686兆帕的HY-100鋼，相比于HY-80提高了鋼的耐蝕性、強(qiáng)度，改善焊接性、成型性與機(jī)加工性等，其也是當(dāng)前美國(guó)海軍航母重要部位的主要材料。

HSLA型鋼材

HSLA-80鋼是美國(guó)20世紀(jì)80年代研制成功的新型高強(qiáng)度、高韌性結(jié)構(gòu)鋼。該型鋼已部分或全部取代HY-80鋼用于建造大型水面艦艇，如驅(qū)逐艦、巡洋艦和航空母艦等，其中尼米茲級(jí)核動(dòng)力航母的某些結(jié)構(gòu)采用此鋼種。HSLA-100鋼是美國(guó)為新建的航母殼體和先進(jìn)的攻擊型核潛艇（非耐壓殼體）而研制的鋼，HSLA -100是一種含碳量低，銅沉淀強(qiáng)化鋼，合金元素含量比HSLA -80的要高，屈服強(qiáng)度約為690兆帕，其性能已達(dá)到HY-100鋼的水平，板厚可達(dá)100毫米。HSLA-100鋼的第一批訂貨是用于核動(dòng)力航母“斯坦尼斯”號(hào)（CVN-74）。這種型號(hào)鋼板由于采用了尖端低合金技術(shù)，其硬度超強(qiáng)，重量非常小，因此建造構(gòu)件非常輕便，并且成本還很低。用HSLA-100這種特殊用鋼建造的福特級(jí)航母，其整體重量減輕了很多，建造成本也節(jié)省許多。如果在航母艦體外殼上使用這種特種鋼，它能夠在提供相同或者更長(zhǎng)的使用壽命情況下，比采用傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼建造的艦體外殼更薄，重量更輕。

美海軍原打算采用HSLA-100鋼作為航母CVN-78的飛行甲板用鋼，為了減輕重量，經(jīng)過(guò)攻關(guān)，又研制出了HSLA-115鋼。它的屈服強(qiáng)度達(dá)到了800兆帕，不僅可以降低航母的重心，還可顯著減小飛行甲板厚度，從而減輕航母重量。此外，美國(guó)海軍的建造冶金專(zhuān)家與日本的船舶專(zhuān)家在合作開(kāi)發(fā)一項(xiàng)高強(qiáng)度合金鋼焊接新技術(shù)，這門(mén)技術(shù)將會(huì)在很大程度上減少采用高強(qiáng)度鋼建造航母而造成的成本增加。可以想象，采用這些新技術(shù)手段打造的美國(guó)航母將會(huì)更加堅(jiān)硬和強(qiáng)悍。

俄羅斯的AK系列鎳鉻加鈦合金鋼是世界上屈服強(qiáng)度最高的材料，可達(dá)1000MPa，除了用來(lái)制造航母，還用來(lái)制造需要深潛的核潛艇。法國(guó)生產(chǎn)的“軟鋼”屈服強(qiáng)度是550MPa左右，英國(guó)的無(wú)敵級(jí)航母使用的就是法國(guó)軟剛，但基于這樣的材料屈服度比較底，一般僅僅用于制造小型垂直起降或者直升飛機(jī)航母，諷刺的是法國(guó)自己的“戴高樂(lè)號(hào)”航空母艦用的卻是美國(guó)的HY-80鋼。日本制造的特種合金鋼，屈服強(qiáng)度基本在450MPa左右，日本的潛艇和兩硒攻擊艦都使用了本國(guó)出產(chǎn)的特種鋼材。

航母是現(xiàn)代工業(yè)的尖端水平，可堪稱(chēng)之為“國(guó)之重器”，聚合了很多領(lǐng)域的高科技，從設(shè)計(jì)、建造到下水、試航、正式使用，耗費(fèi)時(shí)日良多，對(duì)統(tǒng)籌管理要求甚高，復(fù)雜程度不亞于航天飛機(jī)項(xiàng)目。可見(jiàn)，國(guó)產(chǎn)航母的成功下水，不僅是硬件建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，也意味著軟件管理方面的成功，說(shuō)明我國(guó)對(duì)超大型復(fù)雜工程的掌握，乃是中國(guó)制造業(yè)綜合水平的全面突破。

艦船結(jié)構(gòu)材料及其焊接技術(shù)

一說(shuō)到焊工大家的第一反應(yīng)是好LOW：

但是今天小編要跟大家說(shuō)的是，這個(gè)：

航母的甲板其實(shí)是通過(guò)一塊塊巨大的鋼板焊接組成。有專(zhuān)家說(shuō)，航母焊接質(zhì)量就是戰(zhàn)斗力，它對(duì)焊縫的質(zhì)量要求是細(xì)致到極致。

在國(guó)產(chǎn)航母的建造過(guò)程中，焊接技術(shù)正是中國(guó)船舶制造工業(yè)的重大突破之一。從照片中大家可以看到一個(gè)細(xì)節(jié)，每一塊鋼板上都有這樣的白色標(biāo)識(shí)，上面不僅有焊接這塊鋼板時(shí)裝配工和焊工的姓名，還有當(dāng)天焊接工作面臨的天氣情況，比如溫度濕度，甚至還有風(fēng)速。