谭传毅：从海狼潜舰事故看潜舰台造隐忧

  日，美海军海狼级潜舰“康乃狄克号”在南海海底发生碰撞事件，从照片上来看，受损部位是帆罩（指挥塔）前部与舰体交界处，不应排除其遭遇掉深问题。当它奋起向上浮的时候撞到了某个东西，也许是鲸鱼，也许是钻油平台，撞到海底山脉的可能性就不大了。

  此时，媒体却报导，台“中钢”所研发潜舰钢板HSLA-80进行水下模拟测试，钢板足以承受水下900公尺的静水压而不断裂，能够完全满足最严苛的潜舰要求。“中钢”表示，HSLA-80钢板已准备就绪，未来除潜舰，包括海军水面舰、离岸风电、桥梁都可使用。HSLA-80钢的确可以用在潜舰，但是真的如同“中钢”所说的这么强吗？

  HSLA-80（High Strength Low Alloys）是高降服强度、低合金钢，80的意思是降服强度等级为80KSI（Kilopounds per Square Inch），表示单位面积上所能承受的压力，也就是俗称的应力，1KSI=1千磅/平方英寸，大约等于550Mpa左右，是含铜的高强度低合金钢。

  原理：加入了稀有金属或是钒（Vanadium）、镍、钛等合金元素，以提高材料的强度和韧性。

  1980年代，美国放弃以镍、铬等元素提升钢材性能的做法，转而开发强度适中、易于焊接、费用低廉的HSLA系列高强度、高韧性的钢材。并部分或全部取代HY-80钢，其中尼米兹级航母的船体结构采用此钢种。

  HSLA-100钢是美国为新建的航母船体和攻击核潜舰（非耐压壳体）而研制的钢，HSLA-100是一种含碳量低、合金元素含量比HSLA-80的要高，降服强度约为690兆帕，板厚可达100mm。

  后来美国海军又研发了HSLA-115钢，降服强度达到了800Mpa，不但可以降低航母的重量，还可减小飞行甲板厚度。

  福特级航母就是大量使用HSLA-115钢材，可以减重400吨，能够很有效的降低航母重心，提升机动性和稳定能力。2010年又发展出HSLA-130钢，达到了890Mpa，日本则达到了1080Mpa。

  目前台“中钢”所生产的EN-HC420LA（HSLA-80）高强度结构钢所能达到的降服强度为420到520Mpa（“中钢”产品手册），而不是美国所生产HSLA-80钢的降服强度550Mpa，虽然差不多，可是潜舰舰壳在水压之下，差了30Mpa就是差了3公尺深度。

  降服强度是潜舰合金钢的重要性能指标，降服强度与潜舰可承受的海水压力和下潜深度有关。潜舰舰体使用500Mpa以上钢材即可，能够保证最小深度200公尺，超过200公尺水深，舰壳就会被水压碾碎。当潜舰耐压壳降服强度达到800MPa以上，可保证潜深达400公尺。

  常规潜舰下潜深度没有能超过400公尺的，至少到现在为止没有。近年对于潜舰钢材的要求慢慢的升高：高降服强度、高韧性、高抗爆性、良好焊接性、耐腐蚀和抗疲劳。通过提升耐压壳强度及增加耐压壳厚度，美、俄、日的潜舰可潜深度达600米以上。

  据闻大陆加入稀土元素，研发出降服强度高达不可思议的2200Mpa，同时解决了高强度钢焊接困难的问题。

  潜舰台造的潜深只有区区的200米，如果采用低标的420Mpa计算，潜深更不足200米，若战场在东海岸深度变化极大的海域，台海军怎么和的潜舰一决雌雄？

  第一个问题是钢板焊接。整个潜艇是一个大型的焊接结构，焊接是潜艇建造必不可少的工艺。从潜艇整体结构的安全性考虑，要求焊缝、热影响区与基材要一样的强韧。

  因为焊接过程，是金属重新熔化、重新凝固的过程，它与通过精鍊、轧制、热处理等的基材完全不同。焊接会产生焊缝，随着钢强度的提高，碳当量也随之提高，钢的焊接性将会变差。但是潜艇用钢一定要有好的焊接性，才能满足潜艇建造和使用的技术方面的要求，因此必须尽可能降低潜艇用钢的碳当量和焊接裂纹敏感系数。HSLA-80钢能够较好的焊接。

  除了降服强度与焊接技术之外，潜舰钢还一定要保证低磁性，因为钢材的强磁性不仅易被反潜侦知和跟踪，还可能降低潜舰设备的灵敏度和精度，尤其易受水雷攻击。

  因此在炼钢过程中，潜舰用钢通常会添加镍，铬，铜，锰和其他稀土元素，以降低或是消除磁性。但是潜舰仍会受到地球磁场的影响，必须定期消磁。

  若要完全消除潜舰压力壳体的磁性，只能采用钛合金材料。虽然钛合金没有磁性、重量轻、降服强度高、韧性和疲劳强度好，但其制造和焊接都有困难，而且制造成本极高。

  潜舰大概能分为单壳体潜舰和双壳体潜舰两大类。顾名思义，单壳体的艇体直接由耐压壳体构成，耐压舰壳直接在外。而双壳体潜舰在内部的耐压壳之外，还包覆一层非耐压壳，通常所谓的高强度潜舰耐压钢都用在耐压壳上。

  与双壳体相比，单壳体结构没有双壳体潜舰复杂的舷侧空间结构，结构相对简单、工程量上要比双壳体结构少、建造成本也低。但是与同样条件的双壳体潜舰相比，单壳体潜舰的体积较小，阻力也较小。

  从报载台“中钢”仅仅开发HSLA-80钢作为耐压舰壳，可以推知，未来台造潜舰必然是一艘单壳潜舰，排水量不会太大。在实务上，单壳潜舰在面对深度急剧变化时，可能会发生掉深问题。

  由于海水温度、盐度、密度、声速等状态在垂直方向上出现急剧改变、或不连续剧变的水层。上层海水密度大，下层密度小，形成负密度跃变，海水浮力由上层至下层海域急剧的降低，称之为“海中断崖”。潜舰在水下航行若遭遇海中断崖，会立即失去浮力，急剧掉向海底，俗称掉深。

  我们经常在电影里面看到美国海军潜舰冲出海面，就是在演练遭遇掉深时紧急浮出水面的处置。美海军潜舰很多是单壳潜舰，而单壳潜舰的压舱水在耐压壳之内，只能提供大约15%的浮力，双壳体则可增至30%。

  海底断崖十分可怕，潜舰如果遭遇海底断崖，基本上都会舰毁人亡。最著名的掉深事件当属美海军“长尾鲨号”核潜舰沉没事故。1963年4月，该舰在美国东部沿海进行深潜试验时沉没，沉没在2560公尺深的大西洋洋底，舰上129名水兵全部罹难，就是遭遇海底断崖因素所导致。

  台湾地区东部海域深度变化极大，对于潜舰钢材的考验极大，台海军、“中钢”、安全部门可绝对不可以好大喜功或其它理由，只是为了“有”而有，而不顾及官兵的安全。

  从钢材选用HSLA-80钢来看，台“中钢”在2014年的产品手册里面就包括了这种钢材，是个成熟产品，绝非重新研发。我们不禁要问，为何不研发更先进的Mpa更高的HSLA-115或130钢材以保障官兵安全与战力？