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�；瘧�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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