Titanyumun gemi alanında uygulanması

Titanyum ve titanyum alaşımları mükemmel özelliklerinden dolayı birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Nükleer denizaltılar, derin-deniz denizaltıları, nükleer-enerjili buz kırıcılar, hidrofiller, uçan taşıtlar ve mayın tarama gemileri gibi deniz ekipmanlarının yanı sıra pervaneler, kamçı antenler, deniz suyu boru hatları, kondansatörler, ısı eşanjörleri, akustik cihazlar ve yangınla mücadele-ekipmanlarında kullanılırlar.

Titanyum basınçlı gövdeler, derin-deniz denizaltılarında çok önemli bir rol oynar. Hem yerli hem de uluslararası üreticiler titanyum basınçlı gövde teknolojisini değişen derecelerde uyguladılar. Örneğin ABD'nin Sea Cliff denizaltısı, 6100 metre derinliğe dalmasına olanak tanıyan titanyum gözlem ve kontrol modülüyle donatılıyor. ülkem ayrıca, 5000 metreyi aşan derinliklere ulaşan, bağımsız olarak tasarlanmış Jiaolong dalgıç aracıyla, derin-deniz dalgıç teknolojisinde de önemli başarılar elde etti.

Büyük denizaltı alanında titanyum malzemesini yoğun olarak kullanan tek ülke Rusya'dır. Altı Typhoon-sınıfı nükleer denizaltısı öncelikle endüstriyel saf titanyum, Ti64, Ti64ELI, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo, Ti-3Al-2.5V, IIT-3B ve IIT-7M dahil olmak üzere çeşitli titanyum alaşımlarını kullanır.

1. Nükleer denizaltı
Rusya, titanyum alaşımlı nükleer denizaltılar alanında lider konumdadır ve basınçlı gövde yapımında titanyum alaşımlarının kullanılmasına öncülük etmektedir. 1960'lardan beri ürettiği dört nesil nükleer denizaltıdan biri olan ve 1968'de suya indirilen tamamen-titanyumdan yapılmış bir denizaltı olan K162, 30 yıldan fazla bir süre boyunca sorunsuz bir şekilde çalıştı. 1970 yılında inşa edilen ALFA-sınıfı nükleer denizaltı, maksimum 914 metre dalış derinliğine ve mükemmel manevra kabiliyetine sahiptir. Typhoon-sınıfı nükleer denizaltı, 9.000 ton titanyum kullanan titanyum çift-gövde yapısına sahiptir ve manyetik olmayan özellikler, derin dalış derinliği ve yüksek hız, maksimum 500 metre dalış derinliği ve 120 günlük sürekli su altında kalma süresi gibi avantajlara sahiptir.

2. Tam titanyum tekne‌
1985 yılında Japonya, Amerika Birleşik Devletleri'nde iyi satılan, tamamı-titanyumdan yapılmış "Marishiten II" sürat teknesini üretti. 1997 yılında, yelken direncini azaltmak için optimize edilmiş gövde eğrilerine sahip "Titan Express" sürat teknesi suya indirildi. Eto Shipbuilding, 1998-1999'da "İkinci Asahi Maru" ve "Sho Maru"yu inşa etti; bunlar hafif, hızlı ve yakıt tasarrufluydu, ancak maliyeti yüksekti ve üretimi zordu.

3. Derin-deniz denizaltıları, kurtarma botları ve gemi bileşenleri
Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Fransa, derin deniz denizaltılarının basınçlı gövdelerini- üretmek için titanyum alaşımları kullanıyor. Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo alaşımı Amerikan Aivin ve Sea-Clifi'nin gövdelerinde kullanılır; Ti-6Al-4V ELI alaşımı, Fransız SM97, Japon "Shinkai 2000" ve Amerikan Derin Deniz Kurtarma Aracının (DSRV) gövdeleri ve yüzdürme topları için kullanılır.

4. Jiaolong dalgıç
ülkemin Jiaolong insanlı, bağımsız olarak tasarlanmış ve entegre edilmiş denizaltısı, 2010 yılında 3.759 metre derinlikte deniz denemesini tamamladı ve 2011 yılında 5.180 metre derinliğe ulaşarak küresel deniz yatağının %70'ini kapladı. 7.000 metrelik tasarlanmış derinliği ve okyanus alanının %99,8'ini kapsayan operasyonel menzili ile ülkenin kapsamlı teknolojik gücünü göstermekte ve deniz araştırmalarını teşvik etmektedir.

5. Sonar kaplama
Titanyum alaşımlı sonar kaportaları üstün performans sunmakta olup Rus "Kursk" gibi gemilerin sonar sistemlerinde kullanılmaktadır. Çin Donanması'nda hizmet veren gemilerin sonar kaportalarında kullanılan akustik malzemeler öncelikle paslanmaz çelik ve fiber-takviyeli fiberglastır. Dokuzuncu Beş-Yıllık Plan döneminde ülkem, titanyum alaşımlarının gemi sonar kaplamalarında uygulanmasına ilişkin araştırmalar yaptı.

6. Pervane
Titanyum alaşımlı pervaneler, yüksek mukavemet, deniz suyu erozyonuna ve kavitasyon korozyonuna karşı direnç ile karakterize edilir ve kapsamlı performans gereksinimlerini karşılayabilir. Hidrofillerde süperkavitasyonlu titanyum alaşımlı pervaneleri ilk kullanan ABD Donanması oldu. ülkem 1972 yılında kendi hidrofoil pervanelerini geliştirdi ve o zamandan bu yana çapları 450 ila 1200 mm arasında değişen, bakır alaşımlarından beş kat daha fazla hizmet ömrüne sahip titanyum alaşımlı pervaneler üretti.

7. Gemi pompaları, vanaları ve boru sistemleri
Gemideki pompalar, vanalar ve boru sistemleri zorlu koşullar altında çalışır; bakır veya paslanmaz çelik boruların ömrü yalnızca 2-5 yıl iken titanyum alaşımlı borular daha iyi performans gösterir. Rus yönetmelikleri, gemi borularının her 8-9 yılda bir ilk bakımını yaptırmasını, en az 15 yıllık bir hizmet ömrüne sahip olmasını ve tüm ömrü boyunca 25-30 yıl boyunca güvenilir bir şekilde çalışmasını şart koşuyor.

8. Atom-ile çalışan gemi
Rusya, buhar motorları ve ısı eşanjörlerinin üretiminde paslanmaz çeliği titanyum alaşımlarıyla değiştirerek korozyon sorunlarının üstesinden geldi. Mevcut atomik-güçlü buz kırıcılar, titanyum buhar motorlarını yaygın olarak kullanıyor ve hizmet ömürlerini onlarca kat uzatıyor.

Tablo 2-27 Rus Atom Enerjili Buzkıranlarda Titanyum Buhar Motorlarının Kullanımı