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说起航母,大家可能更多关注的是舰载机。大家要知道,舰载机能够安全起落,与航母甲板的用材紧密相关。

甲板不仅要承载几十架舰载机,还得抗冲击、抗腐蚀、耐高温。这就对航母甲板的钢材的要求提出了非常苛刻的要求。其实,不但甲板用钢要求如此,航母舰体的用钢要求亦是如此。

因此,当年,当生锈的瓦良格号被送到我国后,我们因为没有生产这种特种钢的冶炼技术,再加上,可以生产优质特种钢的美俄,又不对我国出口,导致我们迟迟不能对其进行改造。

大家可能会有疑惑:航母用钢有多特殊?现在,我国建造航母,使用的特种钢又来自哪里?

特种钢材

说到特种钢,咱们就不得不提到瓦良格号。

其实,我国当初购买它,很多人是不看好的。它被运送到我国后,在大连港一停就是几年的时间。

期间,它没动过地儿,而后续要用它做什么,官方也没有给出具体的答案。

有人就猜测,瓦良格号肯定会被“肢解”,因为我们要研究它,拆解是了解其整体构造最便捷的方式。

也有人认为,我们当时无法修复它,一方面是综合技术不到位,更为重要的是,我国钢材的冶炼技术不行,制造不出修复它需要的特种钢。

后者的说法是比较客观的。因为航母的建造,涉及诸多关键技术和难题,再怎么要走捷径,我们不可能绕过去,必须对其进行解决。而特种钢就是当时比较棘手的难题。

这种航母专门用的钢材,一是要求必须能够抵抗海水的腐蚀,否则会大大降低舰体的防护能力。

二是还要具有抗磁化的性能。军舰在海上行驶时,会受到地球磁场的影响,容易被磁化。

通常来说,各国的军舰在使用三四年后,在维护时会进行消磁操作,以延长其使用寿命。

同时,甲板用钢,还得承受得住,舰载机起飞带来的压力和高温。

然而,当时我国生产出的钢材,无论是在防腐蚀,还是抗磁化方面,都无法达到修复、续建瓦格良号的要求,但我们又不能以次充好,自欺欺人。那要怎么办呢?

当时,世界上只有美国和俄罗斯两个国家,可以生产航母用的优质特种钢。俄AK系列和美HY系列钢材,都是最优的选择。可是,特种钢是关键的军事用材,美俄概不对外出口。

然而,法国、英国和日本的特种钢材,在性能上还是要差美俄一大截,尤其是法国,自己国家建造航母,使用的还是美国的特种钢。

在求购无门的情况下,我们只能自给自足。随后,鞍钢就着手进行研发。

比如,当时改造瓦良格号,需要几百吨的对称球扁钢,鞍钢团队进行针对性研发。

2008年,几经摸索和反复试验后普通碳素钢,鞍钢的研发团队,终于“摸”到了锻造这种特种钢的方式。

也就是,锻造时,操作人员需要将它的一端,固定在热处理架子上,以防变形。次年5月,鞍钢就成功交付了200吨的对称球扁钢,用于瓦良格号,也就是辽宁舰的改造。

还有,针对航母的甲板用钢,除了要克服巨大的冲击力和高温,还得能抵抗穿甲弹的攻击。

同时,钢板还得尽可能是一整块儿,不要有太多的焊缝。

团队经过研究,认定甲板钢的关键是轧机。他们就和一重进行合作,先生产出符合要求的超宽轧机,然后再进行甲板钢的生产。

要知道,这个团队仅用了一年半的时间,就完成了航母用特种钢的自主研发,堪称我国航母建造的奇迹。而且,这个用时整整比美俄缩短了一半。

也正是因为这次特种钢的成功研发,大幅提升了我国航母的改造速度,更为后来山东舰的打造,奠定了良好基础。

国产特种钢的炼成

其实,除了飞机舰艇会用到特种钢,我们日常生活中,有很多小玩意也会用到,性能各异的这种材料,如剃须刀、圆珠笔等。

而美国的HSLA-80钢材,其生产工艺方面与我国的A710类似。

对于HSLA-110钢,鞍钢的研发团队也通过对其的生产、金相组织和性能进行试验研究,确认在现有条件下,我国也是可以生产此类型的钢材。

众所周知,特种钢的生产,是一个国家钢铁工业发展水平的重要衡量指标。

我国本来就是钢铁的产能和消费大国,但因“高精尖”技术方面,一直有“卡脖子”的难题,才导致我国钢铁企业的转型缓慢,高附加值的钢材迟迟不能面世。

那么,我们国产的特种钢,到底是如何突破困境,结出累累硕果的?

以圆珠笔为例。很多80后都听说过,我国过去是生产不出来圆珠笔笔尖钢的,并且长期依赖日本的进口钢。

现在这个问题已解决,年轻时代没有听说过,或许会感觉很惊讶:我们都能造高端的飞机、导弹,飞船上天都不成问题,怎么会攻克不了小小的笔尖?

圆珠笔的笔头构造有两部分:球珠和球座体。前者的主要原料是碳化钨,这个我国一直可以进行批量生产,还能大量出口。

关键就在于这个球座体,也就是专业术语“笔尖钢”。我国当时的生产工艺,是无法实现自主生产的。

这个小小的座体,其工序超过了20道,它最顶端的内孔直径,要求控制在0.3到0.4毫米间。

除此之外,其表面的粗糙度和内部的引墨沟槽,加工精度都是微米级的要求。

后来,我们的研发团队,不断加大科研的攻关力度,最终,通过在钢的制造过程中,添加环保、无害的锡元素,才突破了“笔尖难题”。

这里,我们也要看到,我国国产特种钢,还有更进一步的空间。毕竟,我们在该领域入局比较晚,走向市场时肯定会面临难被认可的问题。

因此,我们的产品,必须与市场进行深度结合。

军工用料虽说占比较大,但民用特种钢的技术,肯定是未来的发展方向。只有早日掌握核心技术,我们才不会受制于人。

美国航母用钢情况

说完我国的航母用钢,咱们再说说美国的航母结构用钢情况,看看其中可以得到何种启发。毕竟,航母的建造费用不菲,其材料和人工成本又是其最基本的花销。

而航母的原材料主体就是特种钢。不同类型的航母建造中,其材料配套体系,必会包括材料的研制、配套材料的采购和建造中切割焊接等工艺的完善等。

如船体的外壳、各层的甲板和上层建筑,都是用钢的大头。为让航母整体重量减轻,用钢方面肯定会考虑适当减小钢板的厚度、减少钢材的用量。

即使只使用高强度的结构用钢,拥有几十万个零部件的航母,其用钢量也是非常惊人。

按照专业的计算,航母的主体用钢量占到整个舰体满载排水量的约50%。如英国的“伊丽莎白女王”级航母,其满载排水量是6.5万吨,单钢材原材料就采购了4万吨。

与散装货船和邮轮相比,如载重量是28万吨的邮轮,主船体结构用钢量最大也就是4万吨。

可见,在大型的舰艇建造中,舰体的结构用钢,真的是重要的基础。为此,各国不断加大投入和进行自主研发,就非常容易理解了。

可是,材料方面的价格普通碳素钢,又往往会因为通货膨胀和材料成本等因素,可能会超预算。

如美国的“尼米兹”级、“福特”级和法国的“戴高乐”号,都曾出现过类似的问题。

更何况,随着航母作战性能的提升,很多高性能材料和设备也不断被应用其中。

如20世纪90年代,美国的HY系列特种钢,已是世界最优质的航母用特种钢,现在,美国又发展出HSLA系列,不同等级的屈服度,让其在抵御海上风暴方面效果更好。

如果材料技术和生产工艺能够出现飞速进步,如特种钢等材料,可以大规模国产,那航母的成本肯定会大幅下降。

例如,HSLA系列钢材,属于低碳、铜析出强化钢,其耐腐蚀性更优、淬硬性降低,故而,该钢只需进行低温预热即可进行焊接。

与HY系列需要高温预热的情况相比,施工难度也会降低,提升焊接效率和质量的同时,也大大降低了应用成本。

HSLA-115加入美国“福特”级航母原材料采购中,并进行了推广应用,也证明了其性能的优越。

顺便说一下,当年因HSLA-65钢材的使用,“福特”号在建造过程中,由于钢厚度较薄,其弯曲程度超过预期,焊接作业完成后,工人不得不再对发生变形的部位,进行火焰矫正处理。

透过美国航母的结构用钢,咱们可以看到,美海军开发能开发出HSLA系列钢材,其背后离不开高水平的冶炼技术、世界领先的焊接材料和技术。

此外,俄罗斯英国在航母用钢方面,也特别重视其开发工作。俄的AK系列钢材,可满足航母不同结构和性能的要求。

在20世纪50、60年代,英国也曾仿制过美国的HY系列钢材,降低了其航母的建造成本。

不容否认,我国特种钢的研发工作,已取得了较大的进步,但一些新型特种钢,其从研发到使用的整个过程中,对焊接材料的匹配要求,可能会更甚对其自身的研发难度。

焊接材料的匹配,是一个在各种恶劣环境下,不断改进且花费巨大的试验。

客观来说,就如HSLA系列钢材在焊接性能上,的确优于其他钢材,但与普通的碳素钢相比,在焊接作业中,其难度还是要高很多。

这就对航母建造中,参与焊接作业的团队,提出了比民用船只更高的技术、经验和管理要求。

结语

客观地说,我国国产特种钢,在航母应用方面已初现成效,但在很多细分领域,和西方的大企业还有技术上的差距。

我们虽然占据后发优势,但追赶的过程不能太着急,也不会一蹴而就。现在,如鞍钢等企业,已在不少的“卡脖子”领域处于领先。

所以,我们只有脚踏实地,一步一个脚印,才能开创我国国产特种钢的光明前途。

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