航母甲板鋼全球僅2個國傢能造,且禁止出口,鞍鋼2013年成功掌握

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20世紀艦艇發展最偉大的成就之一便是航母的出現和應用。它把海戰的模式從平面推向瞭立體,實現瞭真正的視距外作戰。航母自問世以來經過瞭初試時期的戴機艦,孕育平甲板航母誕生時期的各種發展,可以說經歷瞭近一個世紀的磨礪,最後終於成為今天這樣的艦機結合、攻守兼備、機動靈活、堅固難損、高技術密集的多維球形攻防體系。

航母最基礎也是最難的技術——鋼鐵技術

所以,作為當今世界上最大的水面戰艦,現代化程度最高的武器平臺,各種尖端工程技術最復雜的綜合集成體;航空母艦的建造已成為當今造船工業最艱難的系統工程,甚至是不可能完成的任務。

這些關鍵技術包括:蒸汽彈射器(以及他的升級版電磁彈射器)、阻攔索及大型升降機等。此外,航母還需要裝備高性能的雷達系統和眾多電子設備。

不過這些核心技術都要建立在一個國傢具有建造大型艦船的能力之上,比如擁有建造萬噸級以上大型軍艦的工程技術,這其中包括計算機輔助設計、放樣,到自動化焊接;從艦體模塊建造,到船臺合攏、下水舾裝等,擁有打造巨型艦體的現代化造船廠,諸如美國的紐波斯特造船廠。

當然,最基礎的還是要有航母鋼鐵技術,因為如果你連航母的基本材料都造不出來,那這所有的一切都是空中樓閣。

航母甲板鋼究竟有多難?

我們要知道,現代水面戰鬥艦艇和潛艇等戰艦為瞭具有較 好的穩定性,增加有效載荷、機動性和生存性,要求不斷增加采用能減輕殼體結構重量的高強度鋼板比例 。 像我國要求海軍艦艇建造使用的合金 鋼和裝甲鋼約占總量的 50%,服役過程中的一般動 載荷包括波浪載荷、波浪拍擊、沖擊、振動、在熱帶和寒帶海域的熱偏移、船貨漂移、飛機的起飛與降落以及武器的反作用等 。

在這些服務環境下必須 確保殼體結構的完整性以使其具有連續抗浪性、高斷裂韌性以及對敵方武器做出快速的反應。

而作為戰艦之王的航母對鋼鐵的要求難度更加高,建造 1 艘大型航空母艦需要鋼板品種規格繁 多,一般鋼種分船體板、裝甲板及結構板 3 大類。其中難度最高的要屬結構板中的甲板鋼,厚度為 40~50 mm,要求不 平度達 5 mm/m 以下,不然會影響飛機升降的質量, 而且板面越大越好,盡量減少焊縫 ,因為需要能夠支持飛機的起飛降落,它對於材料的屈服度要求,可比核潛艇 。除此之外,提高甲板整體質量。為提高航母的機動性,增加航速,需要減輕船體重量,降低重心,使船體更加平穩,還要有足夠的防彈能力。

全球僅兩個國傢掌握

在這種種苛刻條件下,甲板鋼成為瞭全球最難制造的鋼鐵 ,而在全球,能夠造成甲板鋼的之前僅有美國和俄羅斯,美國用來制造航母甲板鋼的屬於HY 系列特種鋼材,主要同用於制造潛艇和航母飛行甲板 ,HY-80 的屈服 強度在 800 MPa 左右,本來美國還研制瞭HS- LA-115 鋼用在未來航母身上。

還有就是俄羅斯的AK型號的鎳鉻加鈦合金鋼,俄羅斯甲板鋼可以說走在瞭最前列,屈服強度一度超過1000兆帕。

很多人說英國和法國這些國傢不是也有航母嗎?英國的“無敵”級航母其實是不成熟的航母,使用的是法國 軟鋼,但基於這樣的材料屈服強度比較低,一般僅用於制造小型垂直起降或者直升飛機航母 。 法國自己的“戴高樂”號還是用的 HY-80 特種鋼。

而日本制造的特種鋼屈服強度基本在 450 MPa 左右,最強的特種鋼僅和HY-130 鋼基本相當。

當中國要制造自己的國產航母時候,就必須有攻克航母鋼鐵技術,而在當時,首先就是要解決要解決耐海水腐蝕、防雷攻擊的無磁鎳鉻鈦合金鋼和用於航母艦體結構關鍵部位的甲板鋼供應問題。 因為這些特殊鋼隻有美國和俄羅斯能夠生產,並被視為重要的戰略軍事物資, 美、俄兩國從不出口,所以中國隻能自己去攻克。

中國成功攻克

而這個重任就交到瞭鞍鋼手上,鞍鋼研究所經過仔細研究認為,美國目前使用的高強度 HSLA-80 鋼在 生產工藝方面和我國某種特種鋼類似。 因為沒有辦法搞到高強度 HSLA-80 鋼,鞍鋼鋼鐵研究所對 HSLA-100 鋼的生產、金相組織和性能進行瞭 試驗研究和初步探討,認為強化機制應為板條馬氏 體束、針狀鐵素體束及其寬度的細化和原始奧氏體 晶粒的細化 。

在解決瞭理論難題後,要鍛造甲板鋼,設備至關重要,為止,中國研制瞭世界上頂級的軋機,擁有世界頂級的軋制能力。高達10萬噸的下壓軋制力,可以軋制寬度5.5米的鋼板,軋制長度可達40米以上。是當之無愧的“軋機之王”。

為瞭能夠成功鍛造出航母需要的特種鋼,鞍鋼研究所研究人員可以說是差不多是24小時一直在廠裡,從前線到後線各個工序進行跟蹤,每天能睡幾個小時,每天三、四個小時。

在全體研究人員的努力下,2013年8月,鞍鋼完成瞭建造首艘國產航母所需的甲板鋼、球扁鋼等關鍵型號鋼材的生產,為國產航母建造提供瞭70%的航母專用鋼材。中國也成為瞭繼美國、俄羅斯之後第三個可以自主研制和生產航母全部用鋼的國傢。

當然,攻克掌握航母特種鋼僅僅隻是第一步,鞍鋼、寶鋼等中國鋼企,正在研究新一代的航母特種鋼,努力降低航母建造成本,在保證航母戰鬥性能 的條件下,盡量采用低成本、高性能、先進的結構材料,采用新的加工工藝,成瞭現代航母用鋼開發的重要任務。

也讓我們向這些默默付出的科學傢致敬,正是因為有瞭他們的付出,我們才能擁有著一國之利器。

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  • 本文由 发表于 2022年6月19日
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