Aplikasi Titanium dan Paduan Titanium pada Peralatan Kelautan

Titanium merupakan material yang paling ideal di lingkungan laut. Penggunaan titanium dapat meningkatkan efektivitas tempur kapal dan peralatan angkatan laut, mengurangi biaya perawatan, memperpanjang masa pakai, dan meningkatkan penyembunyian. Angkatan Laut Rusia, Amerika, dan Tiongkok telah banyak menggunakan titanium di lambung bertekanan, sistem pipa air laut, bangunan atas, dan komponen lain dari kapal selam, kapal selam bawah air, kapal permukaan, kapal, dan peralatan lainnya.

1. Lambung bertekanan
Kelas titanium yang digunakan untuk bola berawak kapal selam laut dalam di dalam dan luar negeri terutama adalah Ti-6Al-4V dan Ti-6Al-4VELI (sesuai dengan kelas domestik TC4 dan TC4ELI). Banyak bola berawak kapal selam laut dalam terbuat dari baja pada tahap awal, tetapi titanium digunakan sebagai gantinya pada tahap selanjutnya, yang dapat mengurangi berat, meningkatkan kedalaman penyelaman, dan meningkatkan masa pakai. Misalnya: ① ​​Kapal selam Alvin Amerika dibangun pada tahun 1964 menggunakan baja berkekuatan tinggi HYl00 (ketebalan pelat 33,8 mm) dengan kedalaman penyelaman 2000 m. Ketika dibangun kembali pada tahun 1973, lambung bertekanan diganti dengan paduan titanium (ketebalan pelat 49 mm), dan kedalaman penyelaman meningkat menjadi 3600 m. Kotak tambahan dan generator gas bertekanan tinggi juga menggunakan Ti-6Al-4VELI; ② Cangkang bulat berawak "Deepsea 2000" Jepang terbuat dari baja, dan titanium digunakan untuk menyiapkan cangkang bulat berawak saat "Deepsea 6500" dibangun untuk meningkatkan kedalaman penyelaman.

Dalam hal penerapan lambung bertekanan kapal selam, Rusia adalah yang pertama menggunakan titanium. Saat ini, Rusia adalah negara dengan teknologi paling maju dan matang di dunia yang menggunakan titanium untuk memproduksi lambung bertekanan. Satu-satunya mutu titanium yang digunakan dalam pembuatan kapal selam nuklir titanium adalah paduan titanium IIT-3B (sesuai dengan mutu domestik TA17). Dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok juga lebih suka menggunakan material titanium saat membangun kapal selam, dan mutu tersebut sebagian besar terkonsentrasi pada TA17, TC4, TC4ELI, TC11, titanium murni, dll.

Selain itu, banyak negara saat ini tengah membangun kapal selam berawak laut dalam dan persenjataan serta peralatan laut dalam yang seluruhnya terbuat dari titanium. Kapal selam berawak laut dalam "Struggler" yang dibangun di Tiongkok berhasil menantang bagian terdalam lautan dunia—Palung Mariana—pada 10 November 2020, dengan kedalaman 10.909 m, mewujudkan impian laut dalam rakyat Tiongkok. Bahan cangkang bulat berawak dari kapal selam tersebut adalah paduan titanium berkekuatan tinggi, ketangguhan tinggi, dan tahan kerusakan yang diproduksi oleh Baoti Co., Ltd.; Tiongkok telah mulai membangun peralatan laut dalam yang seluruhnya terbuat dari titanium.

2. Sistem perpipaan air laut
Sistem perpipaan air laut itu rumit dan memiliki banyak spesifikasi diameter. Material yang dipilih harus memiliki karakteristik tahan korosi terhadap air laut, kekuatan tinggi, dan kinerja lelah yang baik. Titanium dapat memenuhi semua persyaratan ini. Pipa yang terbuat dari paduan titanium memiliki keunggulan signifikan dibandingkan material tradisional (baja karbon, baja tahan karat, paduan tembaga).

(1) Meningkatkan masa pakai, hingga sama dengan masa pakai kapal itu sendiri. Rusia membandingkan masa pakai sistem perpipaan yang terbuat dari material tradisional dan titanium. Hasilnya menunjukkan bahwa titanium memiliki masa pakai yang sama dengan kapal, hanya perlu diinvestasikan sekali, dan hanya memerlukan perawatan sederhana selama penggunaan; masa pakai material tradisional sekitar 2 hingga 10 tahun, dan harus diperbaiki secara teratur atau bahkan diganti selama masa pakai, terutama di bawah pengaruh lingkungan mengemudi berkecepatan tinggi, berbagai sambungan akan menghasilkan korosi lokal. Menurut data aplikasi kapal Angkatan Laut AS, masa pakai pipa titanium adalah 40 tahun, dan masa pakai pipa paduan tembaga-nikel hanya 6 hingga 8 tahun.
Tiongkok telah melaksanakan uji verifikasi dan penilaian atas penggunaan "paduan titanium" untuk menggantikan "paduan tembaga" guna memproduksi sistem perpipaan air laut. Setelah pipa titanium TA2, alat penyambung pipa pendukung, dan flensa titanium yang disediakan oleh Baoti dioperasikan selama hampir 3 tahun, pipa dan material pendukung dibongkar dan diperiksa, dan tidak ditemukan kondisi abnormal seperti retakan, lubang, dan korosi.

(2) Mengurangi biaya. Meskipun biaya investasi satu kali untuk komponen paduan titanium lebih tinggi, investasi satu kali tersebut dapat memenuhi penggunaan seumur hidup penuh, dan hanya memerlukan perawatan sederhana selama penggunaan, yang sangat menghemat biaya perbaikan dan perawatan. Tabung paduan tembaga-nikel yang digunakan dalam penukar panas kapal Angkatan Laut AS perlu diganti sekitar 97 km per tahun, sementara tabung titanium murni Gr.2 dipilih untuk dua sistem perpipaan air laut utama kapal pengangkut dermaga amfibi LPD17, dengan sekitar 1.000 pipa dan panjang total lebih dari 3.350 m, menghemat biaya hingga $17 juta selama seluruh siklus hidup. Singkatnya, penggunaan titanium dalam sistem perpipaan tidak hanya dapat mengurangi berat, tetapi juga mencapai umur yang sama dengan badan utama, sekaligus mengurangi biaya. Dalam beberapa tahun terakhir, titanium telah diterapkan secara berkelompok pada berbagai jenis peralatan laut seperti kapal 022 di Tiongkok.

3. Struktur Atas
Saat ini, ada juga contoh aplikasi titanium pada superstruktur kapal domestik, seperti Ti70 (TA23) untuk tiang, batang TA5 dan TA7 untuk antena radar, serta pelat TA2 dan TA5 untuk kulit hanggar dan struktur rangka. Angkatan Laut AS juga menggunakan sejumlah besar titanium di area superstruktur utama kapal pengangkut dermaga amfibi LPD17, yang mengurangi massanya sekitar 50% dan sangat meningkatkan stabilitas kapal.

4. Aplikasi di bidang lain
Selain lambung bertekanan, sistem perpipaan, dan bangunan atas yang disebutkan di atas yang menggunakan titanium dalam jumlah besar, ada bagian lain dari peralatan laut dalam dan luar negeri yang juga menggunakan titanium.