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图：091核潜艇是中国第一代核潜艇 ， 由于钢材强度有限 ， 其最大工作深度不会高于350米
军舰研发中 ， 最好的钢材都会用在高端潜艇上 ， 因为它要承受来自水下的巨大压力 ， 对整体结构强度的各方面要求是水面舰艇所难以相比的 。 比如现代军舰采用的第一种高强、高韧合金钢HY80 ， 就是美国在上世纪50年代首先应用在潜艇上的 。
我国的军舰用高强高韧钢主要是9XX系列 ， 从血缘上属于苏俄系 ， 强度主要依靠镍、铬、钼等合金元素提供；需要在焊接前进行预热、焊接后进行热处理 ， 才能确保焊接处不易出现裂纹等致命隐患 。 具体到潜艇上 ， 中国使用的高强高韧钢可以分为两代 ， 早期采用921钢 ， 以及在它基础上衍生的922、923钢 。

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图：苏俄阿库拉攻击核潜艇
921钢的屈服强度为60Kgf/mm2（公斤压力/平方毫米）（590MPa） ， 而980钢则将这一指标提升到了早期80Kgf/mm2（785MPa） 。 强度基本上相当于美国HY100钢材（690-868MPa）中后期水平 ， 介于俄罗斯AK29（671核潜艇）和AK32（阿库拉、971核潜艇）之间 ， 略低于日本NS80钢材 。
由于冶炼和焊接热处理等方面的研究差距 ， 980钢和HY等钢材相比 ， 需要使用更多的镍等昂贵元素才能获得相近的性能；实际上它的镍含量（4.4-4.54%） ， 已经非常接近HY130（镍4.8%） ， 显著高于HY100的2.66% 。

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图：公开论文中 ， 90年代初国内用980钢建造的模拟分段模型 ， 其中还能见到921钢的部分
980钢由洛阳船舶材料研究所——也是我国唯一从事舰船材料和工艺研究的单位领头研发；在1986年初步通过科研鉴定以后 ， 经过十多年的焊接等关键配套工艺研究、结构模型验证等流程 ， 目前广泛应用于国内新一代核潜艇制造 ， 占全部钢结构比例的50%以上 。
根据一般的设计规律来说 ， 在合理设计——即保证性能均衡、成本可接受的前提下 ， 潜艇的潜深与钢材的强度存在范围对应关系 。 如果要把潜深做的更大 ， 超出材料性能和总体设计的合理匹配范围 ， 就必须加大结构的厚度 ， 带来制造成本和难度急剧加大、储备浮力等关键性能大幅度下降等一系列问题 。

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图：094核潜艇通过采用980钢 ， 最大潜深比上一代核潜艇增加100米以上 ， 大大提高了生存能力和威慑力
比如550-690MPa屈服强度的钢材 ， 最大工作潜深可以做到350-400米；以此判断 ， 国内早期使用921钢材的核潜艇最大潜深应在350米左右 。 而随着钢材强度的提高 ， 785-900MPa级别钢材可以支持潜艇作到450-500米深度；1000MPa级别钢材可以支撑到600米；1370MPa的钢材 ， 理论上则可以支撑到900米 。 从这个规律判断 ， 国内新一代核潜艇最大工作潜深应该能达到450米以上 。
目前世界上除了美俄以外 ， 只有法国的凯旋和梭鱼潜艇（均为核动力、最大潜深500米）采用了屈服强度高于900MPa的100HLES钢材（性能相当于HY130）；比法国更高的 ， 只有日本的春潮、新亲朝、苍龙三艘潜艇应用了屈服强度1108MPa的NS110钢材 。

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图：日本苍龙潜艇
【候知健■成制约性能关键，中国核潜艇最大潜深不及日本常规潜艇：钢材强度】NS110钢材由日本在1983年研制成功 ， 110代表其屈服强度达到110Kgf/mm2 。 其中春潮号由于是首次应用NS110钢材 ， 因此最大潜深设计较为保守 ， 目前已知性能是不大于450米；而后期建造的新亲朝、苍龙号 ， 最大潜深超过500米 ， 具体指标尚不明确 。 分页标题#e#
在以镍、铬、钼等合金元素增强效果为核心的军舰高强高韧钢类型中 ， 除美国以外 ， 以俄罗斯和日本水平最好 。 俄罗斯在60年代大致形成完整谱系的AK系列钢材 ， 目前基本已被AB系列钢材所取代 ， 其屈服强度最高可以达到1175MPa 。

来源：(候知健)

【江苏龙网】网址：/a/2020/0405/1586084241.html

标题：候知健■成制约性能关键，中国核潜艇最大潜深不及日本常规潜艇：钢材强度