关于铝合金在船舶和海洋工程中应用的研究
张科文++闵松
[摘 要]铝合金具有其独特的特点，有耐腐蚀性和导电性的特点，能够广泛的使用在航天航空、石油化工以及船舶制造等各个领域，对于这些行业的发展起到很大的推动作用。铝在加工的过程中加工的成本比较低，铝合金能够作为板材，也能够进行挤压成型加工以及铸造加工，在加上铝合金具有其独特的物理特性，在船舶建造的过程中，使用铝合金具有很好的经济性。本文通过对铝合金在船舶和海洋工程中的应用进行分析，促进船舶和海洋工程行业的发展。
[关键词]铝合金 船舶 海洋工程 应用分析
中图分类号：TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0353-01
随着船舶行业的快速发展，船舶的轻量化能够有效地提高船舶的航行速度和性能，受到越来越多的重视。在船舶进行建造的过程中，采用铝合金能够有效的实现船舶的轻量化，铝合金具有较高的韧性、抗腐蚀性和可焊性，在船舶以及海洋工程中使用铝合金能够有效地减少船舶的重量，提高船舶航行的速度，能够节约船舶的燃料能源，对船舶的船体进行完善，增加船舶的稳定性，更加有利于船舶的操作，焊接过程简单，吸收冲击能力强。因此，在船舶制造的行业中，铝合金具有更高的发展和应用的空间。
一、船舶使用的铝合金耐腐蚀性的分析
船舶是需要长期的在海水中进行工作和浸泡的，海水具有一定的电解质特性，铝合金在海水中进行腐蚀的过程和现象其实就是电化学腐蚀的过程。在船舶进行建造的过程中，采用铝合金材料具有很好的抗腐蚀性能，铝合金的表面钝化膜的完成以及破裂之后自我修复能力决定者铝合金的抗腐蚀性能。在海洋中，海水中的氯离子能够对钝化膜造成比较严重的损害，导致铝合金在海水中具有一定的不稳定性，很容易出现点蚀以及缝隙腐蚀等局部腐蚀的现象。在一些情况下还会出现晶间腐蚀、剥落腐蚀和应力腐蚀的现象。在船舶建造的过程中，海水对于5000系的铝合金造成的腐蚀速度使非常缓慢的，其中低镁铝合金具有很好的耐腐蚀性，6000系的铝合金具有更高的耐腐蚀性。因此，在船舶建造的过程中这两种系列的铝合金已经被广泛的应用和推广。
二、铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析
1、铝合金在民用船舶领域的应用分析。世界上第一个铝合金民用船舶是在十九世纪八十年代由瑞士的一家公司进行制造的，是一艘全铝的汽艇，能够容纳八人。但是由于当时的科技发展较慢，铝合金的耐腐蚀性和强度都比较差，因此，在造船行业中，铝合金的使用并没有很大的成就。到了二十世纪三十年代，随着制造工业和冶金工业的快速发展，在船舶进行制造的过程中，铝合金的应用被再次的重视，在当时研发出来AI-Mg系合金以及6061-T6合金，并且具有很好的抗腐蚀性，被用在船舶在制造中。随着科学技术的不断发展，铝合金的发展很快进入了一个快速发展的重要时期，铝合金的焊接技术得到发展，各种铝合金板材得到开发以及中国全铝铆接结构水翼艇研发成功。到了近代，铝的价格下调，铝合金气体保护焊接技术的不断发展以及船舶结构轻量化的发展，船舶制造的过程中铝合金的应用进入了全新的发展时期，各种大中小型的铝合金游艇被制造。
2、铝合金在海上直升机平台中的应用分析。在海洋工程中，海上石油钻井平台在建造的过程中，使用的是以钢为主的结构材料，虽然有着很高的强度，但是由于长期的暴露在恶劣的海洋环境中，会出现各种的腐蚀以及影响使用寿命的现象。在海上的油气资源基础设施建造的过程中，直升机的停机坪是非常重要的组成部分，能够为直升机的起落提供平台，有利于还陆地之间的联系。由于在建造的过程中，体积比较庞大，而且具有一定的自身重量，对结构的刚度具有一定的要求。在进行建造的过程中，使用铝合金进行甲板的设计能偶有效的减轻其重量，其强度和刚度能够符合制造的标准，被广泛的使用和推广。在进行直升机平台建造的过程中，主要是对底架以及固定在底架上的甲板块进行制造，铝合金的型材截面多是“工”字型，在上底板和下底板之间通常会设置带筋板空腔。对力学的原理以及铝合金的抗弯强度进行利用，能够满足建造的需求，同时能够有效减轻自重。在海洋环境中，采取铝合金进行平台的建造，能够有利于平台的维护和维修，具有较好的耐腐蚀性，采用型材拼接的方式，能够免于焊接，有效的延长使用的寿命。
3、铝合金在LNG货船中的应用分析。随着船舶行业和海上工程石油开采行业的发展，在世界范围内，天然气开采地区和需求地区之间的距离比较远，通常情况下会有海洋相隔，目前对于液化天燃气多采用货船进行榆树，在对LNG船存储罐的设计过程中，应当采用低温性能好的材料，而且需要具有较好的强度和韧性。铝合金材料在低温情况的强度要比常温状态下要好，而且铝合金的质量比较轻，在海洋环境中具有很好的耐腐蚀性，因此，是进行LNG船存储罐制造的最佳材料。在对LNG船舶以及船存储罐进行設计和制造的过程中，选用了大量的5083铝合金，能够有效的降低船舶的自重，增加船舶的耐腐蚀性，而且具有良好的低温韧性和疲劳抗性。
4、铝合金在船用码头上的应用分析。在对船舶码头进行建造的过程中，对于跳板、浮桥以及过道通常是由6005A或者6060铝合金进行焊接而成的，浮坞通常是由5754铝合金进行焊接而制成不漏水的厢体，而且不需要进行涂漆或者化学处理。
5、铝合金钻杆的应用分析。在钻机能力相等的情况下，铝合金钻杆能够达到钢质钻杆达不到的深度，铝合金钻杆具有密度小、重量轻、强度高、回转扭矩小、抗冲击能力强、耐腐蚀性能好等特点。目前，铝合金钻杆已经在石油勘探的过程中得到广泛的使用。在海洋钻进平台建设的过程中，结合铝合金的高耐腐蚀性能，高性能的铝合金材料在未来的海洋工程中具有很高的前景。
三、结语
随着科学技术的发展，人们对铝合金进行不断的研发和探索，铝合金材料在船舶和海洋工程中的应用越来越广泛，在建造的过程中铝合金的地位越来越高。随着经济和科技的不断发展，铝合金行业的发展能够有效的促进船舶和海洋工程的发展。
参考文献
[1] 栾健.铝合金在船舶和海洋工程中的应用简介[J].建材与装饰，2016，48：198-199.
[2] 逄世勇.铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析[J].建材与装饰，2016，31：173-174.
