海洋機器におけるチタンおよびチタン合金の応用
チタンは海洋環境において最も理想的な材料です。チタンの使用により、海軍の船舶や装備の戦闘効果が大幅に向上し、メンテナンスコストが削減され、耐用年数が延び、隠蔽性が向上します。ロシア、アメリカ、中国の海軍は、潜水艦、水中潜水艦、水上艦、船舶、その他の装備の圧力船殻、海水パイプラインシステム、上部構造などの部品にチタンを広く使用しています。
1. 耐圧殻
国内外の有人深海潜水艇球体に使用されているチタンのグレードは、主にTi-6Al-4VとTi-6Al-4VELI（国内グレードTC4とTC4ELIに相当）です。 有人深海潜水艇球体は初期には鋼製が多かったが、後期にはチタンが使用され、軽量化、潜水深度の増加、耐用年数の向上が図られました。 例えば、①アメリカのアルビン潜水艇は1964年にHYl00高張力鋼（板厚33.8mm）を使用して建造され、潜水深度は2000mでした。 1973年の改造時に耐圧殻がチタン合金（板厚49mm）に交換され、潜水深度は3600mに増加しました。 補助箱や高圧ガス発生装置にもチタンアルミが使われた。 ②日本の「ディープシー2000」有人球殻は鋼鉄製で、「ディープシー6500」を建造して潜水深度を深くした際に有人球殻の製作にチタンが使われた。
潜水艦の耐圧殻の応用に関して言えば、ロシアは最初にチタンを採用した。現在、チタンを使用した耐圧殻の製造技術が世界で最も先進的で成熟した国である。そのオールチタン原子力潜水艦の製造に使用されているチタンのグレードは、IIT-3Bチタン合金（国産グレードTA17に相当）のみである。近年、中国も潜水艦の建造時にチタン材料を好んで使用しており、グレードは主にTA17、TC4、TC4ELI、TC11、純チタンなどに集中している。
また、現在多くの国が深海有人潜水艇や深海オールチタン兵器・装備の建造を進めている。中国で建造された全海域有人潜水艇「闘争艇」は、2020年11月10日、世界最深部であるマリアナ海溝への挑戦に成功し、水深10,909メートルに到達し、中国人民の深海への夢を実現した。同潜水艇の有人球殻素材は、宝迪有限公司が製造した高強度、高靭性、耐損傷性に優れたチタン合金で、中国はオールチタン製の深海装備の建造を開始した。
2. 海水パイプラインシステム
海水パイプラインシステムは複雑で、直径の仕様も多岐にわたります。選定される材料には、海水に対する耐腐食性、高強度、優れた疲労性能といった特性が求められます。チタンはこれらすべての要件を満たすことができます。チタン合金製のパイプは、従来の材料（炭素鋼、ステンレス鋼、銅合金）に比べて大きな利点があります。
（1）耐用年数を向上し、船舶本体と同じ寿命に。ロシアは、従来の材料とチタンで作られたパイプラインシステムの耐用年数を比較した。その結果、チタンの耐用年数は船舶と同じで、一度投資するだけでよく、使用中に簡単なメンテナンスしか必要としないことがわかった。従来の材料の耐用年数は約2〜10年で、耐用年数中に定期的に修理または交換する必要があり、特に高速走行環境の影響下では、さまざまなジョイントに局部腐食が発生します。米国海軍の船舶の応用データによると、チタン配管の耐用年数は40年であるのに対し、銅ニッケル合金配管の耐用年数はわずか6〜8年である。
中国は、海水パイプラインシステムの製造に「銅合金」の代わりに「チタン合金」を使用することについて検証評価テストを実施しました。Baotiが提供したTA2チタンシームレスパイプ、支持管継手、チタンフランジは3年近く使用されており、パイプラインと支持材を分解して検査しましたが、亀裂、穴、腐食などの異常は見つかりませんでした。
（2）コストを削減します。チタン合金部品の1回限りの投資コストは高くなりますが、1回の投資で全寿命使用に対応でき、使用中に簡単なメンテナンスのみが必要なため、修理とメンテナンスのコストが大幅に節約されます。米海軍艦艇の熱交換器に使用されている銅ニッケル合金管は、年間約97 km交換する必要がありますが、LPD17ドック型輸送艦の2つの主要な海水配管システムにはGr.2純チタン管が選択され、約1,8本のパイプと全長3,350 m以上があり、ライフサイクル全体で最大1,700万ドルのコストを節約できます。要約すると、配管システムにチタンを使用すると、重量を軽減できるだけでなく、本体と同じ寿命を実現しながらコストを削減できます。近年、中国の022ボートなど、多くの種類の海洋機器に一括して適用されています。
3. 上部構造
現在、国産船舶の上部構造にもチタンが応用されている例があり、マストにはTi70（TA23）、レーダーアンテナにはTA5とTA7のバー、格納庫の外板やフレーム構造にはTA2とTA5のプレートが使用されている。米海軍もLPD17ドック型輸送揚陸艦の重要な上部構造部分に大量のチタンを使用し、質量を約50％削減し、船の安定性を大幅に向上させた。
4. 他の分野への応用
チタンを多量に使用している上記耐圧殻、配管システム、上部構造の他にも、国内外の船舶機器にはチタンを使用している部品が多数あります。