鋁合金在船舶與海洋工程中的應用

西鋁-西鋁鋁產業電訊：   2019年4月23日是中國人民解放軍海軍成立70周年紀念日，當天在青島舉行了規模宏大的海上大閱兵活動。70年來，中國海軍從無到有，從弱到強，取得了舉世矚目的成就。在這70年的輝煌歷程中，有色金屬材料對我國海軍的成長與壯大，乃至新中國的船舶工業的發展也起到了舉足輕重的作用。特別需要指出的是，鋁合金材料在我國船舶工程和海洋工程的應用十分重要。鋁合金具有重量輕、耐腐蝕性強、強度高以及抗沖擊性好等特點，被廣泛應用在船舶制造領域，極大地推動了船舶及海洋工程的快速發展。

　　鋁合金在船舶工程中的應用

　　船舶用鋁合金以鋁-鎂系合金、鋁-鎂-硅系合金和鋁-鋅-鎂系合金為主，依據所用的位置，分為上層舾裝用鋁合金、船體結構用鋁合金，其中舾裝包括桅桿、舷窗、煙筒、操舵室等，船體結構包括隔壁、肋板、龍骨、船底外板以及船側等。船舶上層結構中舷窗常用的鋁合金型材為6063鋁合金，桅桿、舷梯常使用6063與6061鋁合金型材。另外，壁板使用擠壓成型的鋁-鎂合金，可防止焊接中變形的同時，確保應力分布更加合理。船體結構中鋁-鎂系合金應用率較高，其中5454、5052鋁合金是制造甲板的主要材料。

　　在民用船領域中的應用

　　鋁合金在造船工業應用最早可以追溯到19世紀末期，是由歐美國家先行制造的。但是當時僅有的幾種鋁合金的強度和抗腐蝕性能并不占優勢，因此并未得到廣泛應用，直到冶金工業的迅速發展，具有強抗腐蝕性的鋁-鎂系合金出現才使得鋁合金在造船業中受到應有的重視。到了20世紀中期，鋁合金在民用船中的應用達到了一個小高峰時期，鋁合金的相關技術也取得了一些成就，如鋁合金板材(5486-H32、5456-H32)的開發、油輪內襯板為5XXX系5054合金(英國制造)的大量應用、鋁-TTG焊接技術的誕生等等。而在20世紀中后期，受到鋁及鋁合金價格下降因素的影響，以及市場對于鋁及鋁合金焊接技術和其他性能提出了更高的要求，使得鋁及鋁合金在民用船領域的發展迎來了全新局面。

　　在軍用船領域中的應用

　　船舶制造的設計遵循結構趨于輕型理念，人們廣泛認為輕型的船舶結構在控制船速、操作精密性、制作成本方面有很大的優勢，能夠最大程度減少消耗，延長船舶的行駛里程。鋁合金能很好地滿足船舶的輕量化要求，因此在軍用船領域得到了廣泛應用，由此完成突擊或搜救等任務，維護航海安全。目前軍用船技術主要包括快速攻擊艇、輔助性軍事飛艇、巡邏艇等。

　　在工作船領域中的應用

　　工作船對鋁合金的要求與其他類型的船舶不同，主要要求其具備較高的使用年限、維護成本低即可。鋁合金工作船通常具有數十年的使用年限，由于其在海水中運行強度不高，因此外力對其的損害程度也較低，從而減少了工作船的維護成本。對于已淘汰的工作船，往往是因為其結構工藝較為落后，難以滿足新形勢工作船的要求，而非鋁合金質量問題。

　　鋁合金在海洋工程中的具體應用

　　在油氣開采鉆桿的應用

　　除了在船舶工業中的應用，鋁合金在海洋工程中也有著廣泛用途。例如，在開發海底石油資源時，應用的鉆探設備通常使用鋁合金材質。因為鉆探設備的材質將會顯著影響海底石油資源的開采效率，并且由于海底石油開采環境嚴峻，鉆探設備中的鉆桿維修十分不便，因此使用鋁合金材質制造鉆桿，能夠延長鉆采設備的使用壽命，并且具有抗沖擊能力強、質量輕、扭矩小的優勢，能夠有效減小開采過程中的摩擦，在提升鉆采效率方面有較強的作用?？偠灾?，鋁合金在海底石油資源開采過程中的應用，能夠充分發揮鋁合金的優勢，其應用前景不可估量。

　　在LNG（液化天然氣）貨船上的應用

　　我國油氣資源的分布較為集中，但需要天然氣的人群卻分布在全國各地，甚至需要運往海外，這就需要儲存液化天然氣的儲存罐具備低溫性和良好的耐腐蝕性。現如今，我國輸送天然氣的運輸工具以LNG貨船為主。在設計LNG船儲存罐時，需要保證液化天然氣不泄露、不引燃、不腐蝕儲存罐，而鋁合金不僅是低溫性金屬，同時也兼具良好的強度和韌性，還具有質量輕、易于搬運、耐腐蝕等特點，使其在LNG貨船中也具備較高的應用價值。

　　在海上直升機平臺中的應用

　　以往的海上石油鉆井平臺的主要材料是鋼材，鋼材雖然強度較高，但是由于海水特殊的性質，使鋼材也難免面臨生銹、腐蝕的局面，造成其使用年限較短，應用受到局限。海上直升機平臺是海底石油資源開發的基礎設施，能夠有效保障直升機起降的安全，從而與陸地保持良好的聯系。鋁合金在直升機平臺上也有十分廣泛的應用，因為直升機平臺甲板在自身重量和結構剛度方面有較高的要求，而鋁制的結構自重較輕、其他方面也能滿足其要求，同時具有良好的耐腐蝕性。另外，鋁合金直升機平臺可以不采用焊接，而使用型材拼接的方式，這樣能夠延長其使用壽命。

　　在船用碼頭中的應用

　　碼頭是船舶?？康闹匾獔鏊?，需要具有較高的耐腐蝕性、承載力和強度，而鋁合金能完美地滿足這些要求。因此，船用碼頭中的浮橋、過道、跳板以及浮塢等可用不同型號的鋁合金制造或者焊接，并且在生產過程中可不對浮塢與結構進行化學或涂漆處理。

    (重慶西鋁信達鋁產業股份有限公司宣傳部整理供稿)

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