中國航母甲板鋼自主製造 打破國外技術封鎖

航母甲板用鋼：1平方厘米承受8噸衝擊力

建造一艘航母需要的鋼材種類繁多，但是基本上可以分為船體板、裝甲板及結構板三大類。甲板用鋼要具有高強度、大板面、拒磁、高韌性、抗低溫（零下38℃）、高斷裂韌性、耐高溫不變形、抗腐蝕、防彈的特性。

這與甲板的工作環境特點密切相關：承受戰鬥機起降的強大衝擊和高溫灼燒、防止被磁性水雷攻擊及磁力探測發現、抵禦海水腐蝕、保證飛機升降的質量、抵禦炮彈和炸彈的轟擊。

（遼寧號航母甲板）

到今天，世界上能製造航母甲板用鋼的只有美國、日本、法國、俄羅斯、中國等少數幾個國家。

航母用高強度結構用鋼已經從最初的HTS鋼（High Tensile Steel,高抗拉強度鋼）及HY鋼（High Yield,高屈服強度鋼）發展到現在的HSLA鋼（High Strength Low Alloy,高強低合金鋼），鋼材性能實現了跨越式提升。現在全球現役航母用高強鋼主要是HY和HSLA兩大系列。

HY鋼共有HY-80、HY-100和HY-130三個品種，屈服強度分別為550MPa、690MPa和890Mpa；HSLA鋼共有HSLA-65、HSLA-80、HSLA-100和HSLA-115四個品種，屈服強度分別為449MPa、549MPa、689MPa和795Mpa。美國最新的福特號航母甲板使用的就是HSLA-115鋼，強度達到795Mpa，相當於一平方厘米的鋼板上可以承受近8噸的衝擊力。

與HSLA系列鋼相比，傳統的HY系列高強度航母用鋼都是在低碳低合金鋼的基礎上，通過採用調質熱處理工藝獲得低碳回火馬氏體組織來達到高強度、高韌性的性能。為了確保較厚規格鋼板具有足夠的淬透性，鋼中通常需要添加較高含量的Ni、Cr、M等合金元素。鋼的強度級別要求越高，碳含量就越高，焊接就變得更困難。

但是，隨著超低碳、超純凈鋼冶煉、微合金化及控軋控冷等冶金技術的發展，不需預熱或者只需較低溫度預熱就能焊接的HSLA系列鋼橫空出世。因此，用HSLA鋼代替HY鋼可以減少甚至取消焊接預熱，從而降低航母建造成本，提高作業效率。

（HSLA 和HY鋼的化學成分(w/%)及性能）

「世界軋機之王」：讓中國航母用上國產鋼板

航母建造過程中，三分之一的工作都是焊接鋼板。

為了盡量減少焊縫，節省建造時間，同時也增加甲板強度，航母甲板用鋼要求單塊板的面積越大越好。

對於這種超寬、超長、超厚鋼板，力學性能要求的苛刻程度卻沒有任何降低，800Mpa級的甲板用鋼頭和尾的強度偏差不能超過10Mpa，在零下84℃，衝擊韌性要達到250焦以上。

由於要同時滿足諸多嚴苛的要求，航母甲板用鋼目前全世界僅5個國家能夠生產，而且這些鋼都被視作戰略物資，不能出口。因而，航母要國產，首先要實現航母用鋼的國產化。

國產航母甲板用鋼由世界最寬的軋機——5500mm軋機生產。這套「軋機之王」擁有高達10萬噸的下壓軋制力，可以軋制寬度5.5米的鋼板，軋制長度可達40米以上。從這套軋機里生產的甲板用鋼，是常規鋼板的4倍大小。

（世界最寬的5500mm軋機）

（5500mm軋機軋出的大型寬厚板）

根據網路上流傳的中國首艘國產航母甲板焊接圖片，甲板焊接時氣溫15℃、鋼板需要加溫到128℃焊接。僅從焊接要求的溫度推測看，鋼板應該是HY-100或HSLA-100（HY-100鋼板需預熱至51.7～149℃，HSLA-100鋼板厚度大於25.4mm時焊接工藝與HY-100鋼相似），屬於航母用鋼中的高端產品。

目前，除美國在建航母「福特號」甲板使用HSLA-115以外，其他航母甲板用鋼均為HSLA-100及以下品種。這也表明中國航母甲板用鋼在短時間內已經躋身世界先進水平。

（首艘國產航母甲板焊接圖片）

航母用鋼發展趨勢：高質、減重、省錢

擁有一艘航母是很多國家夢寐以求的追求，但是航母建造的複雜程度讓絕大多數國家高不可攀，而動輒幾十億美元的造價更讓人畏而卻步。

到現在為止，全球僅有美國、英國、中國、俄羅斯、法國等10個國家擁有航母，另外韓國、日本等國擁有準航母。

（世界上最貴、造價高達150億美元的航母——福特號）

隨著現代戰爭強度的不斷提升，航母的戰鬥性能需要持續升級。

這對航母用鋼提出了三方面要求：一是高質量，強度、韌性、焊接性、耐腐蝕等性能要越來越高；二是減重量，通過降低單位載重用鋼量，降低船體中心，提高航母穩定性和機動性；三是降費用，縮短建造工時，節省製造材料，降低航母建造支出。

縱觀歷史，航母用鋼之前的發展趨勢也一直遵循上述三個原則。以美國為例，20世紀80年代前建造的「尼米茲」級航空母艦艦體主要採用屈服強度為550MPa的HY-80高強度鋼，裝甲結構採用屈服強度為690MPa的HY-100超高強度鋼；20世紀80年代中期以後建造的「尼米茲」級航母主要結構材料改為HSLA-80和HSLA-100高強度低合金鋼；21世紀最新一代航母則開始使用屈服強度達到794Mpa的HSLA 115鋼。

（HSLA-80/100鋼在美海軍艦艇中的累積用量）

根據美國海軍的統計，排水量10萬噸的核動力航母需要5萬噸以上的高合金鋼。在這樣一艘大型航母上，使用HSLA-115鋼材取代HSLA-100，可以減重至少400噸，其中關鍵部位艦島部分可以減輕100-200噸。

這一方面可以在保證航母性能的前提下，有效地降低航母重心；另外一方面也可以節省大量鋼鐵材料，減少焊接工作量，縮短建造時間，降低建造費用。

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