去年访港的美军伯克级驱逐舰“柯蒂斯.威尔伯号”,停靠时被拍摄到的画面,舰艉处的SPG–62照射雷达基座锈蚀严重!似长期没有得到维护保养状态。
舰桥窗户下也是流锈斑斑,相控阵雷达罩也是灰蒙蒙的...美舰这样的状态被军迷们讥讽为“晚美末年”!但实事求是的说,军舰常年在海水里、高温高湿的大气环境下生锈是不可避免的,问题在于认真保养。
那么既然是不可避免的会出现生锈问题为何不使用不锈钢去建造军舰?这样不是更能起到防腐的作用吗?这个事情还是要深入讨论一番的,其实建造军舰的钢材不单单是防锈这样的简单,它是一种综合性能考虑的一种钢材,要求的是:便于大规模冶炼,轧制、强度高韧性大、易于焊接…等等诸多因素的考虑。
现代战舰的用钢并不是业界外想象的那么复杂,在这个小表格里HSLA–65、HSLA–80、HSLA–100都是目前美军建造水面战舰的钢材;HY–80、HY–100、HY–130则是核潜艇的用的钢材,其中HY–80也是早年间美军航空母舰所用的钢材,从化学成分表当中可以看出,这些牌号的钢材化学成分并不复杂,合金元素含量也不高。
新一代“福特级航母”的二号舰“约翰.肯尼迪号”开工仪式上切割的第一块钢板。
从钢材冶炼角度来说,化学成分相对简单的钢牌号,在冶炼过程中比较容易掌握和操作(化学成分越复杂、合金成分含量越多,就越容易出现化学成分偏析的冶炼缺陷,后果就是这个炉号的钢报废了),并且在后续的轧制过程中也较容易控温(钢坯在轧制前需要均热,合金成分太复杂会出现烧损或者均热温度达不到,造成钢材轧制困难)…所以,军舰这样较大规模用的钢,必须要在保证性能要求的前提下尽量要成分简单才行!
目前最通用的18-8型(304系列)不锈钢的化学成分表,对比于HSLA-100钢的化学成分和合金含量是比较的高。
目前在民用领域最常见的就是Cr13型不锈钢和18-8型不锈钢,这两种不锈钢化学性能稳定,特别是18-8型耐高温、耐酸碱腐蚀性相对的强一些,并且已经是小型游艇的建造材料之一…但是,军舰用钢第一个标准就是强度要求的问题,比如:飞行甲板要承受十几万次的(服役期内),重达20~30吨重的舰载机起降冲击!在“重量加速度”的物理作用下,要求飞行甲板的材质非常的结实耐用,否则就会出现机毁人亡的重大事故。
“企业号”核动力航母建造时,所用的飞行甲板用超长超宽钢板,但是飞行甲板的厚度通常都在50毫米左右,太厚了就会增加“死重量”,会使得反应堆的功率白白的消耗掉。
从目前钢铁工业的技术能力来看,加工出来超大超宽的不锈钢钢板也不是难事儿,但是不锈钢钢板的强度能否达到航母的标准就在两说了,板材和型材若是达不到技术要求它也不能用在航母建造上。
图片上是不锈钢焊丝,有焊接常识的看官都知道不锈钢是比较难以焊接的材料,需要采用:氩弧焊、等离子焊…等较为复杂的焊接工艺,并且材质越厚焊接越困难!因为它的化学成分复杂、合金含量高,在焊接过程中非常容易出现合金成分被烧损的现象,形成焊接缺陷!这会严重的降低了焊缝的强度,所以不锈钢材料的焊接一般都在30毫米以下才能很好的保证焊接质量。
军舰在建造过程中所使用的钢板厚度也是不一样的,比如:水线最下层舱室的厚度在30~120毫米左右,如果采用不锈钢建造在焊接这个环节上遇到的技术困难是难以想象的!
军舰用钢需要在:力学强度、可加工(冲压塑形,焊接)性能、生产成本…等诸多方面考虑,而不仅仅是防腐这一个相对次要的问题,另外军舰用钢的价格在4000~6000美元/每吨,要比18-8型不锈钢便宜2000美元左右,从制造成本价格和加工性能不锈钢确实不宜用在航母的建造。
现代船舶的外漆生产工艺也有很大的提高,船舶水线以下部分要喷涂多层防锈漆,特别是树脂沥青漆是有比较高级技术含量的,目前只有少数几个国家可以生产,它的耐腐蚀性能较好,可以在5年不脱落…5年后军舰进入到干坞内中等维修,将旧漆铲掉在重新刷漆,这样就大大的减缓的海上对军舰的腐蚀。
俄罗斯“光荣级巡洋舰”上的官兵正在给主桅杆除锈和喷漆,喷漆是一个又脏又累的活,像这种给桅杆刷漆不能用喷砂机去除锈,只能是拿铁刷子或者砂轮机一点点将锈磨掉。
那么,给军舰喷漆是怎样程序?给军舰喷漆就像我们装修卫生间一样,先要做防水层。船用沥青叫做:树脂沥青。通常是由:乙烯树脂、增塑剂、防软剂、塑料助剂、煤焦油沥青...等等杂七杂八的东西混合在一起,大概其和我们汽车底盘“封塑材料”差不多,只不过汽车封塑要高级一点。
图片上这些粒状物就是“乙烯树脂沥青”,别看它黑黢黢的不起眼,但是它的配方是严格保密的,因为军舰和民用船舶每年维修的需求量极大,生产企业还要卖钱呢!不进行技术封锁别人都知道配方了还咋卖钱?据说这东西贵的很一公斤要53块钱,那么大船底得用多少公斤?但问题是不用还不行,不用它进行防腐处理用不了一个月接触海上的船底就会腐蚀严重...使用“树脂沥青”需要先将它融化保温,再刷到船底部,温度的掌控和保温是关键,否则会开裂的。这活可比家里卫生间做防水层难的多。
“”福特号航母”的舰岛部分已经喷漆完毕,舰体正在搭建当中,整体完成后才能喷漆,舰体特别是水下部分的喷漆工作复杂性要高于舰岛部分。
沥青层做完干透之后要刷外层防腐漆,防腐漆也有很多种类,先要刷粒度较大粗糙一些的漆,这样会有附着力以便刷粒度更细的防腐漆,舰船底部(水线以下部分)用防腐漆早年间要放一点有毒化学品,比如:氧化汞(水银)、氧化亚铜,这样可以杀伤藤壶牡蛎一类海洋寄生贝类,但现在环保要求已经不允许再使用这类油漆了,目前采用“无锡自抛光防污漆”,主要成分是:水解丙烯酸聚合物、氧化亚铜(也要少量的加一点,要不没有效果)有机生物活性剂...等化学品混合而成,从目前效果来看还行。
防腐漆要先过滤,再倒在混合罐当中搅拌,然后使用“空压机”气体喷涂,不是喷一遍而是很多遍。
“尼米兹级”航母这样的大舰,喷一次漆需要好几千万美元!
军舰的防腐工作是舰船服役期内的保养工作的重中之重,不是简单的使用不锈钢就能解决的问题。
总之,航母用钢是一项多方面综合性能的钢材,而且现代船用漆的技术水平也能减缓海水腐蚀…也就不需要使用不锈钢来制造航母了。
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