经常看到俄罗斯军舰全部结冰,会影响舰体强度吗,会变的很脆吗?

周生生211010277


舰体强度影响不是很大,用在极寒地区的军舰设计上都是会有考虑的,材料选择的时候会在温度影响上有一定倾斜。但是结冰这个事情对战斗力影响是很大的,下图是2014年12月由崔莹号导弹驱逐舰访问俄罗斯的情景,如果结冰到这个份上就已经丧失作战能力了,所以必须要进行充分的除冰作业。

先说一下低温和强度的问题吧,举个非常非常非常著名的例子:泰坦尼克号。泰坦尼克号沉没的原因就不多赘述了,从打捞上来的泰坦尼克号钢材可以看出这个一个问题,磷含量其实是不低的,达到0.061%,而现代普通船用钢材的要求是0.03%以下才算正常,军舰则要求0.02%以下。磷这个元素在钢材中含量过高会导致冷脆,最通俗的说法就是说就是当温度在低某一区间时会变脆,受到冲击后容易断。如果磷含量正常的话受到同样的冲击材料会变形而不是直接断,这样泰坦尼克号就不用沉没了,说不定只是在撞击位置凹下去一部分。

现代军舰使用的特种钢材在冶炼过程中对于各种元素含量都是有较高把握的,磷这种元素是有能力在钢水处于低温的时候脱掉,含量基本都控制在0.02%以下,这样就不会像泰坦尼克号那样因为材料磷含量过高而造成冷脆现象。而且钢材焊接时都是在恒温条件下进行的,尽量降低焊接时因为环境温度温度和材料本身热胀冷缩造成的焊接缺陷。所以大可不必担心军舰在低温条件下材料变脆导致强度变低,就算有也没有根本上的影响。

但是对结构没影响不代表可以作战。只要结冰或多或少都会对战斗力造成影响,特别是俄罗斯靠近北极和远东的那些港口冬天温度极低而且结冰期长,冻得比较“瓷实”。这种情况下炮塔转不动、垂直发射单元打不开、电子设备工作不稳定、雷达天线等传输距离变短、舰体负重过大、排水系统堵塞、人员作业受伤等等问题。前苏联的“乌里扬诺夫思克”号航空母舰是采用蒸汽弹射器+滑跃起飞混合模式,一个很重大的因素就是在北方舰队所处的北极地区冬天实在太冷,蒸汽弹射器可能会结冰无法工作,所以保留滑跃起飞甲板。

既然有了冰那就要即使除掉,除冰作业可以说把能想到的办法都用上。比如人力用铲子、锤子、凿子等工具除冰;蒸汽除冰器、除雪机、刮冰机等机械设施进行除冰;还有喷洒融雪剂等化学试剂进行除冰;再就是某些重要设备内带电加热设备,去掉大块冰雪后启动电加热进行辅助回温。当然了,像航空母舰那样的大型军舰干脆配一个喷气式发动机进行除冰初雪,简单粗暴。


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其实军舰只要在温度低于零度的地区航行,海水冲上甲板和军舰其他部位,就很容易发生结冰的现象,而且不光是俄罗斯这样的高纬度国家,到了冬季,我国北方舰队的军舰也经常发生结冰的现象。小时候在课本上,我们经常看到这样形容南极的寒冷,钢铁在南极低温下也会变得一碰就碎,那么军舰结冰后,会不会变脆,舰体强度会不会因此改变呢?

(2014年韩国驱逐舰“崔莹号”访问俄罗斯海参崴被冻成冰棍)

金属在低温下会变脆主要是因为低温会使钢铁内部粒子之间变得松弛,从而产生内部应力,这就是所谓的金属低温冷冲击,如果内部应力的变化不能引起金属外部的收缩扩张,当应力到达一定程度时,金属就会因为内部瓦解而破碎,基本上这块金属就报废了,而军舰上所使用的钢铁材料也是如此。

如果要提高钢铁的抗低温冷冲击性能,就必须使钢铁具有一定的屈服性能,这就需要通过改变钢铁碳元素的比例以及添加其他稀有金属作为搭配。但是在这之前,在炼钢之初必须对铁水进行脱磷,因为铁矿石常常伴生有磷酸盐,而磷的存在对钢铁特别是高碳钢的抗冷冲击性能影响最大,磷含量过高,钢铁在低温下就容易变脆易碎。

不知道大家看过打铁没有,铁匠在打铁时对铁不停的捶打,铁的表面会不断的有一层东西掉下来,这里面大部分是氧化铁,还有少部分就是磷。而现代对钢铁的脱磷主要源于1879年欧洲人发明的碱性转炉炼钢法,利用碱性炉渣碱性脱磷,这才使钢的大规模工业应用成为了现实。现代钢铁对磷含量一般要求低于 0.045%,而军舰所使用的钢更是需要低于 0.02%,也因为这样军舰的抗冷冲击性能更为突出,屈服强度也更大。


(从原矿到合格铁水,脱磷是最重要的一步)

目前俄罗斯军舰和潜艇制造一般使用的是苏联时期开发的屈服强度在390-1175MPa之间的АБ系列舰船钢,我国目前主流的水面舰艇使用的是九五计划期间研制的屈服强度在390MPa以上的连铸907A钢,054A和052CD使用的就是这种钢材。军用特种钢的超低磷和高屈服强度的属性让她们具有了一般钢铁所不具备的超强抗冷冲击性,所以请大家放心,即使舰体表面全部结冰,依旧在它的承受程度之内,并不会对军舰舰体结构强度产生什么实质性的危害。

但是结冰对军舰武器装备和电子设备的影响较大,而且容易让军舰增重,导致吃水过深,影响航行安全,所以扫冰除雪作业还是必须要搞的。(我国054A护卫舰除冰作业)


军史吐槽君




这是我军054A导弹护卫舰结冰的图片,就是本月这几天最冷的时候,这艘舰可能是在北方某军港,由于强冷空气南下与海洋的湿空气交汇,迅速的将湿空气里面的水凝结成冰,并且持续时间长就会不断的加厚结冰层,就形成了我们看见的这个样子,其实世界各国北纬40°以上的军港每年12月至来年2-3月份都会出现这种情况,越往北持续时间越久。俄罗斯的海参崴军港、彼得.巴甫洛夫斯克军港、日本的函馆军港、美军阿留申群岛的荷兰港…都会这样。

回到问题的原点,军舰结冰对军舰雷达天线、电子对抗天线、各种通讯天线、光电观察仪器,都是有害的,虽然不会“冻坏电子零部件”,但是雷达…等天线表面结冰以后会影响电磁波发射/接收、各种电线的裸露接口处也会结冰,这时就需要用 掸子、笤帚把表面浮雪扫掉,然后拿融冰剂喷洒,以除去天线和电线接口处的冰,等冰完全融化后用 电温器材加热 天线、等到了适合温度以后雷达再开机。

同样,武器装备上的冰也是先拿笤帚扫去浮雪,再用融冰剂喷洒…。而军舰甲板、舰桥上的冰可以用铁锹、扁铲…等金属工具清除。

至于能否将军舰的钢板冻脆,有是有一丝一毫的脆,但是冻坏的可能性不大!钢铁的五大基本元素是 碳(C)硅(si)锰(Mn)磷(P)硫(S),其中磷在大部分情况下是有害的,它会使钢材在低温的环境下变脆,所以在炼钢的过程中 钢水在低温环境下就要脱磷,磷去掉越少越好!这样钢在低温环境下就不会冷脆了,著名的 泰坦尼克号就是因为 钢板含磷太高,根据打捞出来的钢材分析,磷含量居然达到了0.09%以上,而现在的普通船用钢材都在0.03以下,而军舰用钢材要在0.02左右,但是磷不会完全被去除,还要留一些在钢材里面,它有一个另外的好处是 耐大气腐蚀,军舰由于在高盐分环境下,钢材耐腐蚀一直是一个课题。



英国“伊丽莎白女王号”航母模块正在室内厂房焊接

另外,军舰钢板焊接成模块的时候都要在室内焊接,由于钢铁也有 热胀冷缩的特性,在高温环境或者低温环境焊接会出现细微的尺寸误差,这种误差累积以后就是很大的误差,并且钢铁还有蠕变性,所以焊接的时候要在适合的温度下焊接(18-25度),而室内焊接可以调节温度,在适合温度下焊接出来的模块误差尺寸最小,这样舰船在高热或高寒的环境下焊缝就不会过度“拉扯”,也就不会把钢板之间的焊缝拉坏了,形成建造事故。

所以,从上面简单的介绍了军舰除冰和军舰钢材冶炼和舰艇焊接的方法后 就明白了,军舰在高寒环境下结冰绝大多数情况下,是不会损坏军舰的。


皇家橡树1972


军舰结冰不会影响舰体的强度,更加不会使其变脆,虽然低温确实会对钢材的冷脆性产生影响(低温下冷脆性会变高,使钢材容易变脆),但是这种影响对于军舰使用的特种钢材说,是可以忽略不计的,或者说这种零下几十度的低温对军舰舰体强度的影响远远达不到有危害的程度,毕竟世界上在低温环境下执行任务从而出现舰体结冰的军舰多了去了,但是也没有听说过有军舰因此(舰体强度由于低温变脆)而出现事故的情况发生!

既然说到低温对钢材强度的影响,那么这里就给大家科普一下相关原理,首先,在低温环境下,钢材确实会出现韧性降低,容易导致被脆性破坏的情况,这种情况的出现是由于钢材里面含有“磷”这种元素,因为磷具有较大的偏析(即在合金锻造中各组成元素在结晶时出现分布不均匀的现象,被称为偏析),所以,对钢材中的磷元素含量必须要有着严格的控制,虽然磷也能提高钢材的强度,但是当其含量过高时,同样会使钢材的韧性和塑性降低(与里面的铁元素形成极脆的化合物“磷化铁” Fe3P),并且提高钢材的脆性转折温度(即冷脆性变高),这样一来,在低温环境下,钢材整体强度就会变脆!

因此,为了防止钢材在低温条件下出现整体结构强度降低的情况,在炼钢的时候就要对钢水进行“脱磷”处理,把钢材中的磷含量降低到一个合适的程度,通俗来说就是“磷的含量越低越好”,因为磷的含量越低,钢材的强度就越不容易受到低温的影响,而且对使用于不同场合的钢材,其对磷含量的要求也是不同的,比如题目中说到的军舰,其使用的特种钢材里面的磷含量必须要低于0.02%,如果是普通的民用船只,那么对钢材的使用要求会稍微低一点,对磷含量的要求只要低于0.03%即可!

因此,现代的船用高强度钢材对磷的含量有着极其严格的控制,就是为了避免出现低温环境下被脆性破坏的情况,尤其是对于军舰这样的军用船只来说,零下几十度的低温并不会对舰体的强度造成多大的影响,别说军舰了,就是我们家里用的一些合金器皿,比如各种不锈钢的盆子、杯子等,在冰箱里冰冻一下也不会出现变脆的情况,因为温度不够低,但是如果你用接近零下两百度的液氮给这些金属器皿“冰冻”一下,那么它们确实会变得跟玻璃一样一摔就碎,为什么?

因为这种强度的低温已经影响到了物质分子、原子层面的结构了,热力学中有个概念叫绝对零度(约零下273.15摄氏度),理论上达到绝对零度时,就连原子、分子都会“停止运动”,这种影响是基本粒子层面的影响,当然,绝对零度只是一个存在于理论上的温度下限值,现实中是不可能达到绝对零度的,说这些题外话的原因,就是想说,普通结冰低温,并不会对军舰的舰体的强度产生影响,想要用低温对军舰使用的特种钢材强度产生影响,零下几十度的低温是远远不够的,零下上百度甚至两百度的低温环境可能才会有很大的影响!


哨兵ZH


会的。

知道冰海沉船泰坦尼克吗?其实那船沉没的原因之一就是铆钉在低温下变得很脆。

钢铁存在低温脆性,零下20多度以下时,有些钢种会象玻璃一样脆 用小锤子能敲碎,这是真的,我亲手试过,黑龙冮齐齐哈尔,未预热的焊缝,一敲就裂。


花园蜜蜂飞


不会变脆,也不会影响强度。在军舰制造前,已经分析了军舰的使用环境条件,设计方案中明确了环境适应性的设计,因此所选的材料一定是符合这种环境的。在制造完成后还要进行环境试验,包括高低温试验和盐雾试验等等。军工产品严格依据相应的国军标来设计、制造、生产、使用和维护维修。


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