譚傳毅：從海狼潛艦事故看潛艦臺(tái)造隱憂

10月2日，美海軍海狼級(jí)潛艦“康乃狄克號(hào)”在南海海底發(fā)生碰撞事件，從照片上來看，受損部位是帆罩（指揮塔）前部與艦體交界處，不應(yīng)排除其遭遇掉深問題。當(dāng)它奮起向上浮的時(shí)候撞到了某個(gè)東西，也許是鯨魚，也許是鉆油平臺(tái)，撞到海底山脈的可能性就不大了。

此時(shí)，媒體卻報(bào)導(dǎo)，臺(tái)“中鋼”所研發(fā)潛艦鋼板HSLA-80進(jìn)行水下模擬測試，鋼板足以承受水下900公尺的靜水壓而不斷裂，可以滿足最嚴(yán)苛的潛艦要求。“中鋼”表示，HSLA-80鋼板已準(zhǔn)備就緒，未來除潛艦，包括海軍水面艦、離岸風(fēng)電、橋梁都可使用。HSLA-80鋼的確可以用在潛艦，但是真的如同“中鋼”所說的這么強(qiáng)嗎？

什么是HSLA-80鋼板？

HSLA-80（High Strength Low Alloys）是高降服強(qiáng)度、低合金鋼，80的意思是降服強(qiáng)度等級(jí)為80KSI（Kilopounds per Square Inch），表示單位面積上所能承受的壓力，也就是俗稱的應(yīng)力，1KSI=1千磅/平方英寸，大約等于550Mpa左右，是含銅的高強(qiáng)度低合金鋼。

特點(diǎn)：在合金含量較少（成本低）的情況下，或者較好的使用性能。

原理：加入了稀有金屬或是釩（Vanadium）、鎳、鈦等合金元素，以提高材料的強(qiáng)度和韌性。

1980年代，美國放棄以鎳、鉻等元素提升鋼材性能的做法，轉(zhuǎn)而開發(fā)強(qiáng)度適中、易于焊接、費(fèi)用低廉的HSLA系列高強(qiáng)度、高韌性的鋼材。并部分或全部取代HY-80鋼，其中尼米茲級(jí)航母的船體結(jié)構(gòu)采用此鋼種。

HSLA-100鋼是美國為新建的航母船體和攻擊核潛艦（非耐壓殼體）而研制的鋼，HSLA-100是一種含碳量低、合金元素含量比HSLA-80的要高，降服強(qiáng)度約為690兆帕，板厚可達(dá)100mm。

后來美國海軍又研發(fā)了HSLA-115鋼，降服強(qiáng)度達(dá)到了800Mpa，不僅可以降低航母的重量，還可減小飛行甲板厚度。

福特級(jí)航母就是大量使用HSLA-115鋼材，可以減重400噸，能夠非常有效的降低航母重心，提升機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性。2010年又發(fā)展出HSLA-130鋼，達(dá)到了890Mpa，日本則達(dá)到了1080Mpa。

臺(tái)“中鋼”的HSLA-80鋼

目前臺(tái)“中鋼”所生產(chǎn)的EN-HC420LA（HSLA-80）高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼所能達(dá)到的降服強(qiáng)度為420到520Mpa（“中鋼”產(chǎn)品手冊(cè)），而不是美國所生產(chǎn)HSLA-80鋼的降服強(qiáng)度550Mpa，雖然差不多，可是潛艦艦殼在水壓之下，差了30Mpa就是差了3公尺深度。

降服強(qiáng)度是潛艦合金鋼的重要性能指標(biāo)，降服強(qiáng)度與潛艦?zāi)軌虺惺艿暮Ｋ畨毫拖聺撋疃扔嘘P(guān)。潛艦艦體使用500Mpa以上鋼材即可，可以保證最小深度200公尺，超過200公尺水深，艦殼就會(huì)被水壓碾碎。當(dāng)潛艦?zāi)蛪簹そ捣?qiáng)度達(dá)到800MPa以上，可保證潛深達(dá)400公尺。

常規(guī)潛艦下潛深度沒有能超過400公尺的，至少到現(xiàn)在為止沒有。近年對(duì)于潛艦鋼材的要求越來越高：高降服強(qiáng)度、高韌性、高抗爆性、良好焊接性、耐腐蝕和抗疲勞。通過提升耐壓殼強(qiáng)度及增加耐壓殼厚度，美、俄、日的潛艦可潛深度達(dá)600米以上。

據(jù)聞大陸加入稀土元素，研發(fā)出降服強(qiáng)度高達(dá)不可思議的2200Mpa，同時(shí)解決了高強(qiáng)度鋼焊接困難的問題。

潛艦臺(tái)造的潛深只有區(qū)區(qū)的200米，如果采用低標(biāo)的420Mpa計(jì)算，潛深更不足200米，若戰(zhàn)場在東海岸深度變化極大的海域，臺(tái)海軍怎么和解放軍的潛艦一決雌雄？

潛艦用鋼的一些問題

第一個(gè)問題是鋼板焊接。整個(gè)潛艇是一個(gè)大型的焊接結(jié)構(gòu)，焊接是潛艇建造必不可少的工藝。從潛艇整體結(jié)構(gòu)的安全性考慮，要求焊縫、熱影響區(qū)與基材要一樣的強(qiáng)韌。

因?yàn)楹附舆^程，是金屬重新熔化、重新凝固的過程，它與通過精鍊、軋制、熱處理等的基材完全不同。焊接會(huì)產(chǎn)生焊縫，隨著鋼強(qiáng)度的提高，碳當(dāng)量也隨之提高，鋼的焊接性將會(huì)變差。但是潛艇用鋼必須具有好的焊接性，才能滿足潛艇建造和使用的技術(shù)要求，因此必須盡量降低潛艇用鋼的碳當(dāng)量和焊接裂紋敏感系數(shù)。HSLA-80鋼能夠較好的焊接。

第二個(gè)問題是鋼板消磁

除了降服強(qiáng)度與焊接技術(shù)之外，潛艦鋼還必須保證低磁性，因?yàn)殇摬牡膹?qiáng)磁性不僅易被反潛偵知和跟蹤，還可能降低潛艦設(shè)備的靈敏度和精度，尤其易受水雷攻擊。

因此在煉鋼過程中，潛艦用鋼通常會(huì)添加鎳，鉻，銅，錳和其他稀土元素，以降低或是消除磁性。但是潛艦仍會(huì)受到地球磁場的影響，必須定期消磁。

若要完全消除潛艦壓力殼體的磁性，只能采用鈦合金材料。雖然鈦合金沒有磁性、重量輕、降服強(qiáng)度高、韌性和疲勞強(qiáng)度好，但其制造和焊接都有困難，而且制造成本極高。

第三個(gè)是耐壓艦殼的問題

潛艦大致可以分為單殼體潛艦和雙殼體潛艦兩大類。顧名思義，單殼體的艇體直接由耐壓殼體構(gòu)成，耐壓艦殼直接裸露在外。而雙殼體潛艦在內(nèi)部的耐壓殼之外，還包覆一層非耐壓殼，通常所謂的高強(qiáng)度潛艦?zāi)蛪轰摱加迷谀蛪簹ど稀?/p>

與雙殼體相比，單殼體結(jié)構(gòu)沒有雙殼體潛艦復(fù)雜的舷側(cè)空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、工程量上要比雙殼體結(jié)構(gòu)少、建造成本也低。但是與同樣條件的雙殼體潛艦相比，單殼體潛艦的體積較小，阻力也較小。

從報(bào)載臺(tái)“中鋼”僅僅開發(fā)HSLA-80鋼作為耐壓艦殼，可以推知，未來臺(tái)造潛艦必然是一艘單殼潛艦，排水量不會(huì)太大。在實(shí)務(wù)上，單殼潛艦在面對(duì)深度急劇變化時(shí)，可能會(huì)發(fā)生掉深問題。

第四個(gè)是掉深問題

由于海水溫度、鹽度、密度、聲速等狀態(tài)在垂直方向上出現(xiàn)急劇改變、或不連續(xù)劇變的水層。上層海水密度大，下層密度小，形成負(fù)密度躍變，海水浮力由上層至下層海域急劇的降低，稱之為“海中斷崖”。潛艦在水下航行若遭遇海中斷崖，會(huì)立即失去浮力，急劇掉向海底，俗稱掉深。

我們經(jīng)常在電影里面看到美國海軍潛艦沖出海面，就是在演練遭遇掉深時(shí)緊急浮出水面的處置。美海軍潛艦很多是單殼潛艦，而單殼潛艦的壓艙水在耐壓殼之內(nèi)，只能提供大約15%的浮力，雙殼體則可增至30%。

海底斷崖十分可怕，潛艦如果遭遇海底斷崖，基本上都會(huì)艦毀人亡。最著名的掉深事件當(dāng)屬美海軍“長尾鯊號(hào)”核潛艦沉沒事故。1963年4月，該艦在美國東部沿海進(jìn)行深潛試驗(yàn)時(shí)沉沒，沉沒在2560公尺深的大西洋洋底，艦上129名水兵全部罹難，就是遭遇海底斷崖因素所導(dǎo)致。

小結(jié)

臺(tái)灣地區(qū)東部海域深度變化極大，對(duì)于潛艦鋼材的考驗(yàn)極大，臺(tái)海軍、“中鋼”、安全部門可千萬不能好大喜功或其它理由，只是為了“有”而有，而不顧及官兵的安全。

從鋼材選用HSLA-80鋼來看，臺(tái)“中鋼”在2014年的產(chǎn)品手冊(cè)里面就包括了這種鋼材，是個(gè)成熟產(chǎn)品，絕非重新研發(fā)。我們不禁要問，為何不研發(fā)更先進(jìn)的Mpa更高的HSLA-115或130鋼材以保障官兵安全與戰(zhàn)力？

（譚傳毅 作者為臺(tái)灣國際戰(zhàn)略學(xué)會(huì)研究員，法國博士）