为其进一步推广应用奠定了可靠的基础。总之， 新型金属材料与焊接技术的开发为建造高性能潜 艇提供了坚实的基础。下面分别介绍几种新型金 属材料与焊接技术的开发、 应用研究及其对潜艇 作战性能产生的影响。
美国航空母舰和潜艇每年需要 Ｈ 一 、Ｙ Ｙ８ Ｈ － ０ １ 钢铸锻件各２ ｔ ０ ０ 舰艇的每年需求量达 ｌ ｏ ５ ， ｏ ｒ
１ 各国 艇耐 体结 料的 进 潜 压壳 构材 研究 展
由于潜艇在数百米以下的深海环境中工作， 并且要防御敌方水中兵器的攻击， 所以对其耐压 壳体结构材料性能的要求十分严格， 即应具有足 够高的屈服强度、 韧性、 抗爆性， 具有良 好的焊接 性和成型性， 耐海水腐蚀， 抗疲劳， 经济适用。下 面分别介绍各先进国家近年来对潜艇耐压壳体结
Ｗ ｈｉ ｎ， Ｚ Ｕ ｎ一 ｎ ＵＳ 一 ｇ ｏ ｄ Ｈ Ｂｇ ｋ ｉ ｕ
（ｌｙ ｓｉＭ ｒｌ ｓ ｈ ｎ ｉｔ Ｌ ｙ ４ ０９ Ｃｉ ） ｇ １３， ｈ ａ Ｌｏ ｌ即ｇ ｈ ａｉ Ｒ ｅ ｌ ｔ ｅ ｕ ａ ７ ｐ ｔ ａｅ ａ ｅ ｃ ｒ ｓｔ ， ｏ ｎ ｕ ｎ Ａ ｒｃ：ｎ 记 ｒ ｉｐ ｓｂ 颐ｎ ｓａｈ ｉ ｒ ｓｉ ｓ ｄ ｎｅ 即ａｉ ， ｒｉ ａｃ ｂ ｔａｄ ｕ ｉ ｂｉ，ｈ ｔ ｓ ｂ ａ ｔ Ｉ ｏ ｅｔ ｍ ｒ ｕｍ ｅ ｔ ，ｎｅ ｅｔ ｅ ｅｃ ｃ ｂ ｔ 叩ｅ ｔｎ 即ａｉｙ ｓ ｖ ｉ ｔ ｏ ｏ ｅ ｖ ｅ ｔ ｌ ｃ ａ ｓｌｆ － ｆ ｌ ｙ ａ ｏｌ ｉ ｌ ｎ ｒ ａｌ ｖ ｙ ｔ ｅ ｎ ｅ ｏａｖ ｃ ｃｕｔ ｓ ｔｅ ｃｎ ｕ ｒ ｅ ｉ ｖ ｆ ｎ ｄ ｎｉ ｃ ｖ ｙ ａ ｓ ｄ ａ ｅ ｏ ｒ ａｉ １ ａ了ｏ ｅ 二ｈａ ｄ ｆ ｍｎ ｏｎｗｍ ｔ ｃ ａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｉ ｔ 俪甲ｅ ｆ ｅ ｔ ｓ ｄ ｖ ｐ ｉ ｎ ｅ ｏ ｅ ｆｅ ｅ ａ ｍ ｅ己 ａｄｗｌ嗯 ｅ ｉ ｌ ｔｉ ｄ ｃ ｓ ｒ ｏ ｓｂ ａｎ ｔｅｈ ｃ ｍ ｎｕ ｒ ｉ ， ｄｃ ｃ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｅ ａｄ Ｐ ｌ ｇ ｅ ｉ ｌ ． ｈ ｐｐｒ ｉｕｓ ｔ ｄｖ － ｕｍ ｅ ｏ ｎａ ｅ ａ ｖａ ｌ ｒ ｅ ｏ ａ ｍ ｎ ｎ ， ｎ ｔ ｒｏ ｓ ｃ ｉ Ｔｉ ａｅｄｃｓ ｓｈ ｅｅ ｉ ｒ ｎ ｅ ｅｂ ｉ ｅ ｙ ｔ ｕ ｓｎ ｉｅｎ ｃ ｏ ｏｎ ｒ ｅ ｆ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｅ ｌ 叩ｍｎｏｎ ｍｔ ｍ ｔ ａ ，ｎｌ ｉ ｔ ｈ ｙ ｌｓ ｎ ｈ ｎ ｈ ｔ ｇｎｓｓ ｃ ｒ ｓｅｗｔ ｉ ｎ ｅ ｉ ｍ ｅ ｅｉｆ ｅ ｅ ｗ 汕ｃ ａｒ ｓ ｉ ｕ ｎ ｈ ｉ ｉ ｔｇ ａｄ ｇ ｏｈｅ ｓｔ ｔ ａ ｔｌ ｈｔｅ ｌ ｎ ａ － ｅｌ ｃ ｄ ｇ ｅ ｇ ｅ ｒ ｉ ｈ ｄ ｅ ｔ ｉ ｕ ｈ ｕ ｌ ｒ ｕ ｅ ｉ ｓ ｗｗ ｄ ｇ ｔ ｉ ａｄ ｒ ｓ ｎ Ｓ Ｒｓａ Ｕ ， ｒ ， 叩 ｎ ｎ ｅ ｎ ， ｃ， 如 ａ ｉ ｓ ｇ ｗｌ ｏ ｈ ｓｎｈ Ｓ ｒ ｓ ｎ ｐ ｅ ｉＵ ， ｕ ｉ， Ｋ Ｆ ｎｈ Ｊ ａ ａｄＧｒａｙ ｅ ． ａｄ ｗｍ ｈ ｇ ｔｎ ｈ ｅ ｆ ｓｉ ｉｔ Ｕ ｌ ａ ｃ ｏ ｓ ｓ ｅ ｃ ｍ ｔ ｎ ｃ ｔ ｎ ｒｔ ｅ ｄ ｒ ｐ ｅ Ｎ叮， ｗｌａｈ ｈ ｔｎ ｈ ｎ ｃｒｓｎ ｓｔ ｆｔ ｅ ． ｈ ｐ ｉ ｎｅｓ ｖｎｏ ｉ ｌ ｔ ｕ ｌｙ ｓ ｉｔ Ｕ ａ ａ ｅ ｓ ｉ ｓ ｇ ａｄ ｍ ｉ ｒ ｉａ ａｅ ｒ Ｔｅ ｏ ｎｃ ｉｇ ｅ ｔＴ一ｌｌ ｔ ｍａｏ ｕｅ ｎｈ Ｓ ｓ ｇ ｒｔ ｅ ｏ ｏ ｅ ｓｎＳｎ ｓ ｔ ｅ ｉ ｉ ｉ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ Ｎ叮ｗ ｈ ｔ ｇｎｓ， ｅ ａｉｙ 田ｄ ｔｓｃ ｓ ｒｉａｃ ｔｓ ａｒ Ｔｅ ｎｗｍ ｔ ａ ａ ｔｈｉ ｅｗ ｓ－ ａ ｉ ｉ ｏ 】ｅ ｗｌ ｌ ， ｌｓ ｓ ｏ ｉ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ． ｓ ｅ ａｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｕｓ ｌ ｉ ｈ ｈ ｔ ｇ ｕＩ ｓ ｄ ｉ ｂ ｔ ｅ ｒ ｎ ｏ ｓｔ ｏ ａ ｅ ｈ ｅ ｎ ｗ ｅｌ ｄ ｃ ｑ ｉ ｇ ｉ ｎ ｃ１ ｅ ａｃ ｏｅ ｔｎ Ｐｒｒａｃ ｏｓ ｍ ｎ ｉ 田ｔ ｎｎ ｅ Ｐｒ ｏａ ｅ ｍｎｅ ｆ ｕ ａ ｅ ｉ ｙ ｆ ｌｈ ａ ｌ ｆ ｉ Ｏ ｂ ｒ ｉ Ｋ ｗ ｒｓ ｓ ｍ ｎ；ｕ ｃ ｓｐ ｂ ｓ ｇ ｓ ｃ ａｓｅ ｌ ｍ ｔ 鳍 ｓ ｎ ｈ ｅ ； ｇ ｓ ｎ ｈ ｏ ｓｎ ｓｔ ｙ ｅ ｏ ｄ ：ｕ ａｅ ｓ ｅ ｈ ； ｉ ｔ ｔ ｔ ｔｌｔｌ ｏ ａｈ ｔ ｇ ｗｌ ｈ ｔｇ ｃｒ ｉ ｒ ｉ－ ｂｒ ｉ ａ ｆ ｒ ｉ ｇ ｒ ｈ ｒ ｕ ｅ ；ｗ ｈ ｅ ｎ ｕｒ ｃ ｉ ｒｔ ｅ ｄ ｉ ｒｔ ｈ ｅ ｏ ｏｅ ｓ
验Ｈ 一 钢及现有的焊接材料， Ｙ１ ０ ３ 验证了在潜艇
上 低匹配强度焊缝的可行性〔 并通过。 采用 ’ ； ］ ％
一０ ３％低匹配强度焊缝试验， 结果表明 ０ － ％
０ ２％低匹配强度能满足潜艇结构使用要求的； 同
时正在继续进行 Ｈ 一 ０ Ｙ１ 钢配套焊接材料的开发 ３
收稿 日期 ： 以 峨 一 ； ２拓 ） ９ 修回日 ２ ６ 一 期： ０ 伪 １ ． ４ 作者简介 ： 吴始栋 （９ 一 ， １ ） 高级工程师，长期从事情报研究工作，曾参加与主持有关海军舰船材料制定规划、 ８ ３ 技术攻关和民用
产品开发等多项提供专题信息工作， 获得部级和院级多项情报成果奖．
吴始栋， 朱丙坤： 国外新型金属材料及焊接技术的开发与应用
“ 弗吉尼亚” 号壳体已 经采用Ｈ 一０ ’ 根据 Ｙ１ 钢〔， ３ １
预测， 今后“ 海狼” 级的后续艇也将会采用它。在 焊接技术方面， 已经用爆炸裂缝源和鼓胀试验检
大焊条规格， 开展直径２３ Ｉ 和３９ ｍ 条 ． ｎ ８ｍ ． ｍ焊 ７
的研究， 使焊条的制造和检验最佳化。要求焊条 制造厂提供成批生产的焊条供造船厂检验。预计 研制成的焊条能够满足２ ５ ０ 年３月建造舰只进 度的要求， 该焊条还考虑了扩大到“ 弗吉尼亚” 级 潜艇和Ｌ ＲＡ舰（ Ｈ一 登陆舰） 上使用的问 题。 ） ２ 开发连接高强度钢的经济性强且具有低 锰烟雾的熔剂芯焊条。这是美国海军在制造技术
ｎ ｅ ｓｎ ｉ ｌ ｔ ｉ ｌ ａｃ ｆ ｔ ｅ；Ｔ巧ｌｌ ｉｎ ｍａ叮 ａｅ ｒ ｔｕ ａ
０ 引言 新金属材料与焊接技术的开发与研究对改善 与提高潜艇作战性能具有重大现实意义。 世 ０ ２ 纪５ 年代以来， 俄、 法、 德等国相继研 ０ 美、 英、 日、 制成一系列高强度、 高韧性、 耐压壳体结构钢， 使 潜艇的下潜深度从二战时期的Ｚ ｍ提高到目 ｏ 前 的６０ ０ ｍ左右， 前苏联的潜艇采用钦合金， 下潜深 度可达 ｌ ｏｍ以上。试验结果表明， ｏ 在满足舰
钢〔， ‘但由于在使用该钢建造深潜器 Ｎ 一号和 」 Ｒ１
潜艇分段时积累了一定的经验， 加上对其含碳量 的控制和焊接材料的改进， 终于实现了用该钢建 造潜艇。据报道， 美国新一代核动力攻击潜艇
技术计划中的研究项目（ ． 一 ０． ［。 ２ ８ ２ ６６ ４ ０ ０ ）］ ５
在 ＣＮ １ Ｖ 一 首舰 Ｃ Ｎ ８的建造中，Ｓ 一 和 Ｖ一 ＨＬ １ Ａ ０ Ｈ 一 钢全部采用直径 为 ３ Ｚｍ 的 ＭＬ Ｙ１ ０ ． ｍ Ｉ － １ １一 ０８ ７ Ｍ焊条以满足防弹性能要求。可是， 该规 格的焊条目 前存在一定的废品率， 需要进一步查 明废品产生原因， 加以改进以降低废品率， 同时扩
船性能要求的条件下， 高强度钢焊缝金属采用低 匹配强度技术不仅可以大大降低建造成本， 同时， 由于材料性能（ 屈服强度和断裂韧性） 的不断提 高， 使潜艇下潜深度增加， 进一步提高了潜艇的隐 蔽性； 断裂韧性的增加使抗爆能力得到改善， 因而 增强了潜艇的防护力、 生存力与战斗力。高强度 耐腐蚀紧固件材料的研制成功， 进一步提高了潜 艇连接部件的可靠性并降低了维修成本。美海军 使用的Ｔ １ 钦合金显示出良好的使用性能， ｉ １ 一
ｎｏ ） ｌｙ ｏｇ 根据海军要求正在从工艺上解决这些问 题， 其具体措施： 用均热处理和数学模型解决铸件 氢致裂缝问题； 调整铸锻件的化学成分和热处理 工艺以降低或取消焊接预热， 同时满足强度和韧 性要求。据估计， 若按照每年需要 １ ｏ Ｈ 一 ， ０ １ ｔ Ｙ８ ０ Ｈ 一 铸锻件， Ｙ１ ０ 每吨预热成本 １ ０ 美元进行计 ５ 算， 取消预热就可以节省预热费用 １ 万美元。 ６ ５ 构材料开发的进展情况。 １１３ 新焊接材料及工艺的开发 ．． １１ 美国 ． 美国根据建造 Ｖ 一 首艘新型核动力航空 Ｃ Ｎ １ ０ ２ 世纪 ５ 年代以来， ０ 美国已经研制成 Ｈ － Ｙ 母舰的需要， 开发出一系列新型焊接材料和工艺， ８、Ｙ１ 和 Ｈ 一 ０ ０Ｈ 一 ０ Ｙ１ 等高屈服强度高韧性结构 ３ 主要包括下列 钢， 它们的 屈服强度分别是５ Ｍ ａ６ Ｍ 和 新型潜艇也将利用这些开发成果， ０ ５ Ｐ， ０ ａ ９ Ｐ ３ 个方面。 ８ Ｍａ ７ ９ Ｐ。其中前２ 种钢是潜艇耐压壳体主要材 ） １提高保护金属极电弧焊Ｓ Ａ Ｍ ｗ焊条（ Ｌ Ｉ Ｍ－ 料。而Ｈ 一 ０ Ｙ１ 钢虽然在建造“ ３ 海狼” 号核动力攻 １ １一） ７ ０８ Ｍ 的防弹性能。Ｓ Ａ Ｍ Ｗ是美国海军制造 击潜艇时产生焊接裂缝而被迫改为 Ｈ 一 Ｙ１ ０
Ｄ ｖｌ ｍ ｎ ａｄＡ ｌａ ｏ ｆ Ｎ ｗＭｅ Ｕ Ｍａ ｒ ｓ ｎ ｅｅ Ｐ ｅｔ ｏ ｎ ｐｉ ｉ ｃ ｎｏ ｅ ｔ ｌ ａ ｔ ｃ ｔ ｉ ａｄＷｅ ｎ ｅ ａ ｌ ｌ ｇ 山 Ｔ ｃｎｑｅ ｏ ｕ ａ ｎ ａ ｕｆ ｅＳｉ ｖｒ ｓ ｍ ｒ ｅ ｄＳ ｒ ｃ ｈ ０ ｅｓａ ｅｈｉ ｓ ｎＳ ｂ ｉ ｎ ｕ ａ Ｐ ｅ
［ 这 铸锻件在 用中 ｔ。 些 ’ ］ 使 存在３ 难 铸件 大 题： 易
产生氢致裂缝； 因热处理不当引起硬度过高， 韧性 变低； 铸锻件焊接时需要预热使成本增加等。美 国国家优秀金属加工技术中心（ ＣＭ — Ｎ－ ＮＥ Ｔ ａ
ｔｎ Ｃｎ ｒ ｒ ｘｅｅｃ ｎＭ ｔｗｒ ｎ ｅ － ｉ ａ ｅｔ ｆ Ｅｃｌｎｅｉ ｅ ｌｏ ｉ ｏｌ ｅｏ ｌ ａ ｋ ｇＴｃ ｈ