浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用

［引用格式］李珍伟.浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用[J].船舶物资与市场,2019(12):87-88.

浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用

李珍伟

（中海福陆重工有限公司，广东 珠海 519000）

摘 要：随着时代的发展和社会的进步，新时期国家船舶与海洋工程发展规模不断扩大，越来越多的新技术、新材料应用于工程领域中以期更好地提升运行效能。本文围绕铝合金课题阐述了其基本特性，分别分析了其在船舶中和海洋工程中的应用情况，并提出了具体的建议，以供参考。

关键词：铝合金；船舶；海洋工程；应用；特征；发展

中图分类号：U668.2 文献标识码：A DOI:10.19727/j.cnki.cbwzysc.2019.12.034

0 引言

在船舶制造过程中选择的材料质量直接影响船舶的制造性能，在海洋工程领域同样如此只有如何合适的材料，才能更好地保证有效运营。铝合金以其良好的韧性、抗腐蚀性、强度以及可焊性等特征，在船舶与海洋工程中应用越来越广泛，且发挥着重大的性能优势。当然随着行业不断向前发展，还需要加强新材料的技术开发应用，这样才能更好地体现性能优势、经济优势，推动行业持续稳定发展[1]。加强铝合金在船舶与海洋工程中的应用情况探析具有重要的意义。

2.1 铝合金在船舶与海洋工程方面的性能分析

在船舶领域应用铝合金，主要是借助其良好的抗腐蚀性以及焊接性好、强度高的特征。由于在航海等领域环境比较特殊，所以对相关材料的要求比较高。通常情况下会选择铝~镁合金、铝~镁~硅合金、铝~锌~镁合金这3种形式的铝合金材料。最为常用的是铝-镁合金，主要是由于后两种合金经过加工焊接后通常会降低耐腐蚀性，进而不利于其应用于相关的特殊环境领域。当然可以用后两种合金可以分别应用特殊的构件以及型材制作方面。对于船舶行业而言运行环境比较复杂，需要充分考虑应用材料的强度、耐腐蚀性、抗冲击性以及韧性等，以此为基础进行选择，这样才能提高材料的使用性能。在船舶领域对铝合金的强度以及抗腐蚀性要求最高，所以对铝合金材料的选择需要充分这方面的特征，通常情况下根据使用途径来分，还可以将船用铝合金分成船体结构用以及舾装用两种铝合金。前者主要应用的合金类型是5083、5086、5456三种合金系列，船体上部结构应用的铝合金通常会选用6000系铝合金，主要是考虑其具有较强的耐腐蚀性。船艇上层结构甚至还会选择7000系合金，主要考虑其性能比其他类型的铝合金强度更高、工艺性能比更优，主要在装甲板等方面得以应用，当然7000系铝合金抗腐蚀性能比较低，在应用选择时还需要考虑这方面的短板，选择其具体的应用位置。

当然为了进一步扩大铝合金材料在船舶领域的应用范围，除了要考虑铝合金自身材料的优越性以外，通常还需要对铝合金焊接材料的性能进行全面检测，采取有效的措施不断提升铝合金焊接质量，这样才能更好地发挥其应有的功能。所以要加强铝合金焊接过程的试验分析，结合不同的应用领域

1 铝合金的特征分析

在工业生产领域铝合金是应用最为广泛的有色金属结构材料之一，广泛应用于汽车、航空航天以及机械制造、船舶、化学工业等领域，随着工业经济发展水平不断提升，对铝合金材料的性能以及焊接等方面的要求也越来越高。总体上分析铝合金具有以下典型的特征：

1）具有强度高的特征。铝合金虽然密度比较低，但是却具有较高的强度，甚至和优质钢结构相接近，将其应用于相关领域，有助于提高结构的稳定性和牢固性。

2）具有良好的可塑性。铝合金材塑造性好，可以将其加工或者与其他材料融合加工成多种型材，进而不断扩大其适用范围。

此外铝合金还具有较强的抗腐蚀性、良好的导电与导热性，通过应用热处理工艺对铝合金进行处理，可以不断提升其机械性能和物理性能，从而更好地提高其应用成效。

2 铝合金在船舶与海洋工程中的应用分析

收稿日期：2019-12-10

作者简介：李珍伟（1990-），男，本科，助理工程师，研究方向为海洋工程。

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工程应用

及特殊要求，对焊接工艺进行全面研究，确定具体的焊接比例、参数等，以此提升焊接作业质量。同时还需要加强焊接工艺人员技能和素质的培训，切实提高他们的专业技术水平和职业素养，这样才能不断提高焊接整体成效，此外还需要加强焊接全过程的质量检测，发现问题及时进行纠偏和整改，这样才能有效控制和防范可能存在的隐患等。

值得一提的是，在船舶领域铝合金需要具备较强的抗腐蚀性，这是由于铝合金在海水的环境中容易产生原电池反应，进而会发生电化学腐蚀情况，铝合金表面和氧气结合进而能够形成钝化膜，这样可以提高自动化修复成效，避免船舶构件受到腐蚀等影响整体进程。当然由于海水中还有一定成分的的氯离子，它们会对铝合金钝化膜造成一定的损坏，进而导致铝合金出现不同程度的腐蚀，所以还需要研究不同系列的铝合金的抗腐蚀程度，以此确定具体应用的铝合金材料。当然为了不断提升船舶领域铝合金的抗腐蚀水平，技术人员可以对铝合金的表面做一定的处理，比如进行防腐涂层处理或者实施阴极保护。技术人员还需要对船舶领域相关的运行环境等进行全面监控，以此为基础探究如何防范腐蚀性等问题，单纯地依靠铝合金以及相关的焊接工艺来进行船体保护很明显是不够的，还需要加强与海水隔离等相关的防护[2]

，这样才能更好地满足船舶运行的需要。随着造船行业发展规模不断扩大，公众对船体构件的性能要求也越来越高，比较常用的铝-镁系合金实施热处理并不能达到理想状态下的要求，所以技术人员还探索出应用微合金化以及加工硬化等基础，从而不断提升铝合金的综合防护水平。目前技术人员研究得出在铝-镁系合金中增加相关的钪元素可以进一步提升铝合金抗腐蚀性、强度等，这也为进一步提高铝合金在造船工业中的应用范围及性能奠定了基础。

2.2 铝合金在船舶与海洋工程方面的具体应用分析

在船舶与海洋工程领域铝合金的应用比较广泛，主要在以下几个方面有所体现：

民用船行业中的应用分析。在民用船领域铝合金的应用主要体现在其经济性优势以及焊接技术和抗腐蚀性等方面的优势特征。尤其是发展到二十世纪中期，铝合金在该领域的应用达到了顶峰。关于铝合金的相关板材开发研究深度也越来越大。

军事艇行业中的应用分析。在军事舰艇行业中应用铝合金既符合船舶轻量化的基本要求，并且又可以发挥其良好的经济性、精密性等优势，从而降低损耗，提升应用性能，更好地为军事作战和日常训练等奠定基础。

此外铝合金在工作用船方面的应用也比较常见，工作船

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运行强度偏低，且讲求使用寿命，所以应用铝合金材料还需要结合具体的应用要求尽可能降低应用成本，发挥铝合金应有的性能减少传播损害[3]。

在船舶与海洋工程中铝合金主要应用的领域有油气开采、液化天然气货船以及海上直升机平台等方面。在油气开发方面，通常需要应用钻探设备来进行开采，钻探设备主要应用的就是铝合金材质，在石油资源的开发过程中海底的环境比较复杂，需要考虑开采设备的抗腐蚀性、强度以及操作便捷性等方面的因素，所以应用铝合金材料制备钻探设备，可以有效发挥铝合金的优势，进而提升油气开采成效。在液化天然气货船方面，需要采用该工具进行液化天然气的运输。对于货船本身的性能要求比较高，必须要保证储存的天然气不能出现泄漏、爆炸等情况，并且还需要考虑抗腐蚀性，所以可以应用铝合金制作相关的储存罐，轻便且便于搬运，抗腐蚀性高，所以应用比较广泛。此外在在海上直升机平台领域，为了保证基础设施的使用性能，通常会在直升机平台甲板制作方面应用铝合金材料，并且还可以发挥铝合金型材拼接的优势，从而提高应用的广泛性。另外在船用码头等领域铝合金的应用也比较常见，保罗浮桥、跳板、浮坞等方面可以选择不同系列的铝合金，并对其进行表层处理，从而提高应用成效[4]。

3 铝合金在船舶与海洋工程中应用建议

未来随着船舶与海洋工程发展水平不断提高，要求越来越高，对铝合金等材料的性能要求也在不断提升。所以还需要相关的技术人员加强技术的探索，围绕铝合金材料的性能以及焊接工艺等方面不断学习国外先进的技术和理念，并结合国内具体的应用现状进行分析，找出铝合金应用方面存在的短板或不足，以此为基础加强技术研究探索，从而开发更多系列和类型的铝合金材料，更好地提高其应用性能和服务范围。

参考文献：

[1]齐忠原,巫瑞智,王,等.铝合金在船舶和海洋工程中的应用[J].轻合金加工技术,2016,44(01):12-18.

[2]陈昊杰.浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用[J].建材与装饰,2017(30):212-213.

[3]谢光能.铝合金在船舶和海洋工程中的有效应用[J].船舶物资与市场,2019(01):49-50.

[4]鲁聪聪.铝合金在船舶与海洋工程中的应用研究[J].科学技术创新,2019(04):29-30.