1. 定義

內容	描述
純鈦棒定義	純鈦棒指鈦含量≥99.0%的工業純鈦材料（如TA1、TA2），無合金元素添加，具有優異的耐海水腐蝕性和輕量化特性，廣泛用于船舶耐蝕結構件及管路系統。

2. 材質

牌號	成分（wt%）	雜質限值（wt%）
TA1	Ti≥99.6%	Fe≤0.15%，O≤0.10%
TA2	Ti≥99.5%	Fe≤0.30%，O≤0.15%
ASTM Gr1	Ti≥99.0%	Fe≤0.20%，O≤0.18%

3. 性能特點

特性	具體表現
耐腐蝕性	在海水、氯離子環境中抗點蝕、應力腐蝕開裂能力極強。
力學性能	TA2抗拉強度≥440 MPa，延伸率≥20%，塑性優異。
輕量化	密度（4.51 g/cm³）僅為鋼的57%，顯著降低船舶重量。
焊接性	可采用TIG焊、激光焊，焊縫強度系數≥90%。

4. 執行標準

標準類型	標準號	適用范圍
中國國標	GB/T 3620.1-2016	鈦及鈦合金牌號和化學成分
船舶規范	CCS《材料與焊接規范》	船用鈦材選型與工藝要求
國際標準	ASTM B348-20	鈦及鈦合金棒材通用標準
船級社標準	LR、DNV	船體結構耐蝕材料認證

5. 加工工藝

工藝步驟	關鍵參數
熔煉	真空自耗電弧爐（VAR）或電子束冷床爐（EBCHM）熔煉，確保低雜質含量。
熱軋/冷軋	冷軋變形量≤40%，需中間退火（600-750℃）消除加工硬化。
焊接	TIG焊保護氣體（氬氣純度≥99.999%），焊接速度10-15 cm/min。
表面處理	酸洗（HF+HNO₃溶液）或陽極氧化，增強表面耐蝕性。

6. 關鍵技術

技術領域	突破點
耐蝕涂層	開發納米陶瓷涂層，抑制海洋生物附著（如藤壺）。
焊接缺陷控制	利用超聲波檢測焊縫氣孔及未熔合缺陷。
冷加工優化	多道次小變形量軋制，避免晶粒過度拉長。

 

 

7. 加工流程

步驟	流程說明
1. 原料提純	海綿鈦經VAR熔煉成鈦錠。
2. 熱加工	熱軋開坯至棒材粗坯。
3. 冷加工	冷軋或拉拔至目標尺寸，中間退火消除應力。
4. 表面處理	酸洗或拋光去除氧化層。
5. 切割成型	激光/水刀切割成船舶部件所需形狀。

8. 具體應用領域

應用部件	功能需求
海水管路系統	耐氯離子腐蝕，替代銅鎳合金。
船體結構件	輕量化設計，降低燃油消耗。
熱交換器	抗海水沖刷腐蝕，延長使用壽命。
推進器軸系	高疲勞強度與耐空泡腐蝕能力。

9. 與其他船舶材料對比

材料類型	純鈦優勢	純鈦劣勢
不銹鋼（316L）	耐蝕性提高5-10倍，壽命更長	初始成本高2-3倍
鋁合金（5083）	耐海水腐蝕性更優，無電偶腐蝕風險	強度低20%-30%
銅鎳合金（B10）	無需防腐涂層，維護成本低	加工難度較高

10. 未來發展新領域

方向	具體內容
深海裝備	用于載人深潛器耐壓殼體（耐4500米水深壓力）。
綠色船舶	結合氫燃料電池系統，鈦材抗氫脆性能優化。
3D打印技術	激光選區熔化（SLM）制造復雜流道鈦合金泵閥。

11. 技術挑戰與前沿攻關

挑戰領域	攻關方向
成本控制	開發短流程熔煉技術（如連續鑄軋）。
生物污損	研究仿生表面微結構抑制海洋生物附著。
氫脆防護	優化退火工藝降低鈦材吸氫敏感性。

12. 趨勢展望

趨勢	預測內容
規模化應用	成本下降推動鈦材在民船（LNG船、郵輪）普及。
智能化加工	數字孿生技術優化冷軋及焊接工藝參數。
循環經濟	廢鈦回收率從60%提升至85%，降低資源依賴。

以上表格基于船舶工業最新技術及標準（如CCS 2023版規范）整理，涵蓋純鈦棒在船舶制造中的核心特性與應用場景，適用于材料選型、工藝設計及技術研發參考。

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