鋁合金在船舶建造業(yè)的應用

顧瓊

摘 要：在船舶建造業(yè)幾百年的發(fā)展歷史當中，船舶制造材料從木材轉(zhuǎn)變?yōu)殇撹F材料，隨著時代發(fā)展的需要，船舶的速度和重量要求也越來越高。船舶在制造當中追求低的船體重量，更快的行駛速度。因此以新材料來進行船舶制造已經(jīng)成為熱點課題。鋁合金因其比重小，不易腐蝕，易于加工塑性，成本較低等特點，成為了可替代鋼鐵的熱門。近些年，已經(jīng)有不少鋁合金材料制成的船舶下水。本文旨在通過分析鋁合金的優(yōu)劣，來對鋁合金在船舶建造業(yè)中的應用進行論述。

關(guān)鍵詞：鋁合金；船舶建造；應用

一.鋁合金的性能及特點

鋁合金在目前的工業(yè)上有很廣泛的應用，它是一種有色金屬結(jié)構(gòu)材料。具有密度低，強度高的特點，其強度可以媲美優(yōu)質(zhì)鋼，易于焊接，而且可塑性強，易于進行加工。而且對鋁合金進行二次加工之后，可以改變其硬度和可塑性，方便適用于不同的工作需要。

鋁合金應用于船舶制造業(yè)當中，最重要的一點就是其防腐蝕性能好。眾所周知，由于海水中含有大量的無機鹽和微生物，其對于金屬材料的腐蝕作用十分強烈，這對船舶的制造材料的性能提出了很高的要求。不同金屬配比制成的鋁合金具有不同的抗腐蝕性能，Mn-Al合金在海水當中的抗腐蝕性與純鋁相同，而且在發(fā)生腐蝕時不會有開裂腐蝕的危險，其在特定的環(huán)境下，會發(fā)生剝離腐蝕和晶間腐蝕；Mg-Al合金則是具有點蝕，晶間腐蝕，應力腐蝕和剝離腐蝕的傾向。隨著Mg含量的增加，點蝕的傾向也會增大?？偠灾?，鋁合金相較于鋼鐵材料具有良好的抗腐蝕性能，既提高船體性能，還可以減少船體維護的周期和費用，有效的增加了船舶的使用壽命。

除此之外，鋁合金應用于船舶制造當中還具有以下優(yōu)點：

（1）密度較小，可以減少船身重量，從而增加發(fā)動機的推進效果，對于航行速度有了較大的提升，而且節(jié)約了化石燃料的使用，對于環(huán)境保護也大有益處，同時還增強了操控性和穩(wěn)定性；

（2）其易于加工，適合根據(jù)船舶的不同需要加工成不同形狀和不同金屬配比的鋁合金，可以減少焊接技術(shù)在船體當中的使用，盡可能加強船身一體化，從而提高船舶的安全性能；

（3）具有較高的可塑性，彈性模量小，在發(fā)生碰撞時可以更好地吸收撞擊產(chǎn)生的能量，減少對于船身的損傷，提高了安全性能。

（4）鋁合金本身不具有磁性，不易受到地球磁場的干擾，有助于更好地把握航行路線。

二.鋁合金在船舶制造中的應用

根據(jù)前文所述，可以看出鋁合金應用于船舶制造當中具有很多的優(yōu)勢。所以目前鋁合金應用于船舶領(lǐng)域已十分廣泛，在民用，軍事，工作船以及其他領(lǐng)域等都已經(jīng)廣泛使用。

1.鋁合金在民用船舶領(lǐng)域的應用

鋁合金在民用船舶領(lǐng)域的最早應用是在十九世紀八十年代，瑞士的一家公司用純鋁材料制造出了一艘汽艇，其載客量為8人。之后，許多個國家都嘗試用鋁合金材料制作汽艇，但是由于時代和技術(shù)的限制，鋁合金的性能較差，抗腐蝕性和強度等都比較低，所以這一時期鋁合金在船舶制造當中并未獲得廣泛應用。直到第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，隨著冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，鋁合金的制造技術(shù)獲得了很大的提高，鋁合金的性能也有了長足的提升，人們才開始重新關(guān)注于將鋁合金用于船舶制造當中。在不同種類的鋁合金當中，鎂鋁合金由于其出色的抗腐蝕性能，被歐美國家用于制造出鋁合金船舶。在十九世紀中期，焊接技術(shù)也有了較大的發(fā)展，至此鋁合金開始被廣泛的應用到船舶業(yè)中，在這一時期，漁船，游船等各種種類的船舶都開始使用鋁合金進行船體的搭建。

之后，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們對于船舶安全性能，航行速度的要求，鋁合金在船舶業(yè)當中的地位也不斷提升，其在船舶當中的應用也更加廣泛。現(xiàn)在，鋁合金材料制成的船舶已經(jīng)日漸增多。

2.鋁合金在軍事船舶領(lǐng)域的應用

從船舶制造的角度來說，鋁合金的密度小，意味著船舶比重小，航行速度更快操控性能更強，而且油耗較少，航程更遠，且由于其抗腐蝕性能，其安全性能和成本更低。這些特點很早就得到了軍事領(lǐng)域的認識。近些年來，鋁合金制作的快艇已經(jīng)在軍事領(lǐng)域獲得了廣泛應用，這種快艇在突擊，救援等方面已經(jīng)發(fā)揮出了重要作用。

在上世紀二十年代，鋁合金已經(jīng)被用于軍艦的制造。之后各個國家在軍艦上都對于鋁合金材料有著廣泛的應用。目前，隨著造船技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以用鋁合金材料制作巡邏艦，快艇，突擊艇等船舶。這對于一個國家軍事水平的提高有著重要的意義。

3.鋁合金在工作船當中的應用

隨著人們對于海洋資源的不斷開發(fā)，對于海上工作船的需要越來越多。而且由于天然氣，石油等資源具有地區(qū)局限性，因此跨海洋的遠距離運輸也十分有必要，目前遠距離運輸資源也靠工作船來進行。在工作船的設(shè)計當中，對于天然氣，石油等的儲存十分重要，因此對制作罐體的金屬材料也有著很高的要求。由于海洋中濕度較高，所以對金屬的抗腐蝕性能有很高的要求，而且罐體還需要一定的強度和韌性。鋁合金是一種制作工作船的罐體的理想材料。在天然氣儲罐和原油儲罐的制造當中，選用了大量的鋁合金。作為全球最大天然氣的進口國，日本將鋁合金廣泛的用在罐體的制作當中，罐體的主體主要采用5083鋁合金。鋁合金的比重輕，密度小，以及耐腐蝕性強的特點，讓其成為了工作船罐體制造的重要材料。

4.鋁合金在船舶上的其他應用

在船舶行業(yè)，以新型鋁鎂復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)角鋼電纜托架的趨勢也逐漸浮出水面。傳統(tǒng)電纜支架通常是Q235鋼材經(jīng)焊接或緊固件連接而成。其生產(chǎn)過程能耗大、工序多、周期長，并且產(chǎn)品質(zhì)量無法保證。在許多惡劣環(huán)境條件下，例如潮濕、高低溫、露天等場合，使用角鐵托架極易銹蝕，設(shè)施的維護費高，使用壽命短。在防銹防腐蝕方面，目前雖采用外涂油漆或熱鍍鋅等技術(shù)處理，但仍不能從根本上解決銹蝕問題，當表面鍍鋅或者油漆被破壞時極易腐蝕生銹。加上海上環(huán)境惡劣，風浪引起的搖擺，當托架腐蝕到一定程度，易發(fā)生斷裂，導致電纜捆綁不牢，甚至因為電纜托架本身將電纜割破或拽斷，嚴重影響電力、通訊設(shè)施的安全和無故障使用。

鋁鎂合金電纜托架由鋁鎂合金托架主體和各種材質(zhì)托架支體組成，通過不銹鋼螺栓連接。托架主體用膨脹螺栓與電纜地溝或隧道壁固定，支體上可安裝鋁鎂合金電纜抱箍或其它扎帶固定其我們電力設(shè)施所用的電纜線。鋁合金電纜托架就是為了克服原有的其它材質(zhì)電纜支架的不足所研制生產(chǎn)的。是集阻燃、防水、耐熱、防腐蝕性能、安裝簡便等高強度、高精度等多種優(yōu)質(zhì)特性于一體的鋁合金電纜托架。鋁鎂合金電纜托架質(zhì)堅量輕、密度低、散熱性較好、抗壓性較強，能充分滿足高新艦船高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽和散熱的要求。其硬度是傳統(tǒng)塑料機殼的數(shù)倍，但重量僅為后者的三分之一。因此鋁鎂合金在船舶上的應用也更加的廣泛。

結(jié)論

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，鋁合金應用于船舶制造領(lǐng)域也越來越多。鋁合金制造船舶具有比重小，耐腐蝕性強，安全性能高的特點。我們國家的鋁加工的行業(yè)應當與船舶業(yè)緊密合作，加強鋁合金的開發(fā)，增多鋁合金在船舶制造當中的應用，讓我國的船舶業(yè)水平得到提高。

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（作者單位：江南造船廠）