铝合金在船舶与海洋工程中的应用

　　2019年4月23日是中国人民解放军海军成立70周年纪念日，当天在青岛举行了规模宏大的海上大阅兵活动。70年来，中国海军从无到有，从弱到强，取得了举世瞩目的成就。在这70年的辉煌历程中，有色金属材料对我国海军的成长与壮大，乃至新中国的船舶工业的发展也起到了举足轻重的作用。特别需要指出的是，铝合金材料在我国船舶工程和海洋工程的应用十分重要。铝合金具有重量轻、耐腐蚀性强、强度高以及抗冲击性好等特点，被广泛应用在船舶制造领域，极大地推动了船舶及海洋工程的快速发展。

　　铝合金在船舶工程中的应用

　　船舶用铝合金以铝-镁系合金、铝-镁-硅系合金和铝-锌-镁系合金为主，依据所用的位置，分为上层舾装用铝合金、船体结构用铝合金，其中栖装包括桅杆、舷窗、烟筒、操舵室等，船体结构包括隔壁、肋板、龙骨、船底外板以及船侧等。船舶上层结构中舷窗常用的铝合金型材为6063铝合金，桅杆、舷梯常使用6063与6061铝合金型材。另外，壁板使用挤压成型的铝-镁合金，可防止焊接中变形的同时，确保应力分布更加合理。船体结构中铝-镁系合金应用率较高，其中5454、5052铝合金是制造甲板的主要材料。

　　在民用船领域中的应用

　　铝合金在造船工业应用最早可以追溯到19世纪末期，是由欧美国家先行制造的。但是当时仅有的几种铝合金的强度和抗腐蚀性能并不占优势，因此并未得到广泛应用，直到冶金工业的迅速发展，具有强抗腐蚀性的铝-镁系合金出现才使得铝合金在造船业中受到应有的重视。到了20世纪中期，铝合金在民用船中的应用达到了一个小高峰时期，铝合金的相关技术也取得了一些成就，如铝合金板材(5486-H32、5456-H32)的开发、油轮内衬板为SXXX系5054合金(英国制造)的大量应用、铝-TTG焊接技术的诞生等等。而在20世纪中后期，受到铝及铝合金价格下降因素的影响，以及市场对于铝及铝合金焊接技术和其他性能提出了更高的要求，使得铝及铝合金在民用船领域的发展迎来了全新局面。

　　在军用船领域中的应用

　　船舶制造的设计遵循结构趋于轻型理念，人们广泛认为轻型的船舶结构在控制船速、操作精密性、制作成本方面有很大的优势，能够最大程度减少消耗，延长船舶的行驶里程。铝合金能很好地满足船舶的轻量化要求，因此在军用船领域得到了广泛应用，由此完成突击或搜救等任务，维护航海安全。目前军用船技术主要包括快速攻击艇、辅助性军事飞艇、巡逻艇等。

　　在工作船领域中的应用

　　工作船对铝合金的要求与其他类型的船舶不同，主要要求其具备较高的使用年限、维护成本低即可。铝合金工作船通常具有数十年的使用年限，由于其在海水中运行强度不高，因此外力对其的损害程度也较低，从而减少了工作船的维护成本。对于已淘汰的工作船，往往是因为其结构工艺较为落后，难以满足新形势工作船的要求，而非铝合金质量问题。

　　铝合金在海洋工程中的具体应用

　　在油气开采钻杆的应用

　　除了在船舶工业中的应用，铝合金在海洋工程中也有着广泛用途。例如，在开发海底石油资源时，应用的钻探设备通常使用铝合金材质。因为钻探设备的材质将会显著影响海底石油资源的开采效率，并且由于海底石油开采环境严峻，钻探设备中的钻杆维修十分不便，因此使用铝合金材质制造钻杆，能够延长钻采设备的使用寿命，并且具有抗冲击能力强、质量轻、扭矩小的优势，能够有效减小开采过程中的摩擦，在提升钻采效率方面有较强的作用。总而言之，铝合金在海底石油资源开采过程中的应用，能够充分发挥铝合金的优势，其应用前景不可估量。

　　在LNG（液化天然气）货船上的应用

　　我国油气资源的分布较为集中，但需要天然气的人群却分布在全国各地，甚至需要运往海外，这就需要储存液化天然气的储存罐具备低温性和良好的耐腐蚀性。现如今，我国输送天然气的运输工具以LNG货船为主。在设计LNG船储存罐时，需要保证液化天然气不泄露、不引燃、不腐蚀储存罐，而铝合金不仅是低温性金属，同时也兼具良好的强度和韧性，还具有质量轻、易于搬运、耐腐蚀等特点，使其在LNG货船中也具备较高的应用价值。

　　在海上直升机平台中的应用

　　以往的海上石油钻井平台的主要材料是钢材，钢材虽然强度较高，但是由于海水特殊的性质，使钢材也难免面临生锈、腐蚀的局面，造成其使用年限较短，应用受到局限。海上直升机平台是海底石油资源开发的基础设施，能够有效保障直升机起降的安全，从而与陆地保持良好的联系。铝合金在直升机平台上也有十分广泛的应用，因为直升机平台甲板在自身重量和结构刚度方面有较高的要求，而铝制的结构自重较轻、其他方面也能满足其要求，同时具有良好的耐腐蚀性。另外，铝合金直升机平台可以不采用焊接，而使用型材拼接的方式，这样能够延长其使用寿命。

　　在船用码头中的应用

　　码头是船舶停靠的重要场所，需要具有较高的耐腐蚀性、承载力和强度，而铝合金能完美地满足这些要求。因此，船用码头中的浮桥、过道、跳板以及浮坞等可用不同型号的铝合金制造或者焊接，并且在生产过程中可不对浮坞与结构进行化学或涂漆处理。