铝合金在船舶和海洋工程中的应用 刘涛

铝合金在船舶和海洋工程中的应用刘涛
摘要:铝合金本身的耐腐蚀性、导电性以及理化性都比较好，而这些特性也决定
其能够被广泛地应用到航天航空、船舶制造等领域，而且铝合金在这些行业当中
发挥出来了巨大的作用。

因为铝的加工成本相对比较低，所以铝合金可以被用作
板材，也可以进行挤压成型或者是铸造加工，再加上铝合金本身的物理特性比较
突出，使得铝合金在船舶的制造当中应用十分广泛，而且比较经济实惠。

在此基
础上，本文主要分析铝合金在船舶与海洋工程中的应用。

关键词:铝合金；船舶；海洋工程；应用
引言
船舶的质量受到多方面因素的影响，其中材料的选择是对船舶制造质量产生直接影响的
因素。

因此，在选择材料时应该考虑其耐腐蚀性以及质量好坏，进而能够有效地提升船舶的
自身质量，提高船舶速度。

而铝合金本身的质量比较轻，耐腐蚀性较强，所以与当前的船业
发展要求相符，在近几年当中被广泛地应用到船舶与海洋工业的制造当中，而且取得了非常
好的效果。

一、分析船舶用的铝合金
船舶对于铝合金的强度、耐腐蚀性以及可焊性都有着特殊的要求，所以在选用船用
铝合金的时候多用铝-镁系合金、铝-镁-硅系合金或者是铝-锌-镁系合金，其中的铝-镁系合金
在船舰上被应用的最多。

铝-锌-镁系和铝-镁-硅系的合金在焊接之后强度明显下降，其中铝-
锌-镁系合金在焊接后的耐腐蚀性也比较差，因此这两种合金被用在船上作为焊接材料受到一
定的限制。

但是铝-镁系合金却不存在这种弊端。

铝-锌-镁系合金主要是在焊后可处理的构件
上使用，铝-镁-硅系合金主要是被用作型材。

铝合金在船舶上根据用途分为船体结构用的铝
合金、舾装用的铝合金，而5083、5086和5456这三种合金主要被用在船体结构上，由于6000系合金遇到海水时会出现晶间腐蚀，因此只能在船舶的上部使用6000系合金，在热处
理后7000系合金的强度与工艺性能远比50000系合金优越得多，被广泛地用在舰艇上层结构，比如：装甲板。

但是7000系合金本身的抗应力腐蚀性比较差。

二、船用铝合金的耐蚀性
海水属于电解质溶液，而铝合金在海水当中被腐蚀的过程就是电化学的腐蚀过程。

而铝
合金的耐腐性主要是受其表面的钝化膜完好的程度的影响，还有保护膜破裂之后的自我修复
能力的影响。

因为海水中的氯离子能够严重地破坏铝合金表面的钝化膜，进而影响铝合金在
水中的稳定性，导致铝合金出现腐蚀点以及局部腐蚀等情况，同时还有可能出现晶间腐蚀或
者是应力腐蚀等情况。

5000系合金在海水中的腐蚀速度十分缓慢，其中低镁合金的耐腐蚀性
比较强；6000系合金在海水中具有超强的耐腐蚀性。

因此，在船舶与海洋工程领域当中
5000系合金与6000系合金得到了广泛的使用。

通常在船上用的铝合金任性比较强，所以应
力腐蚀的情况很少出现。

三、铝合金在船舶和海洋工程中的应用与发展
3.1民用船领域中铝合金的应用
最早的民用铝合金出现在19 世纪 80 年代，其中湖上全铝汽艇（可容 8 人）由瑞士的EcherWyss 公司制成。

但是当时铝合金的耐腐蚀性比较差、强度也很低，所以铝合金在造船
业当中的应用并没有太大的成就。

而到了20 世纪 30 年代之后，随着冶金工业的不断发展，
铝合金在造船业领域当中的应用价值才逐渐显现出来，当时Al-Mg 系合金及 6061-T6 合金的
抗腐蚀性比较好。

造船业领域到了20 世纪 50～60 年代，对于铝合金技术的使用开始进入一
个飞速发展的阶段，其中比较典型的就是铝-TIG 焊接技术、5486-H32技术以及 5456-H32 铝
合金板材技术的研发，到了20世纪70～80年代时，铝价开始下调，MIG/TIG 隋性气体的保
护焊接技术得到了迅速的发展，进而对船舶结构的轻量化和合理化产生影响，而合金在造船
领域中的应用也进入全新的时代。

由20世纪80年代开始，制成了各种大中小型铝合金游艇。

3.2军事艇领域内铝合金的应用
船舶设计者觉得轻化船舶结构能够有效地提高船速，同时降低成本，使船舶的操作灵敏，
延长行程。

在此基础上，由19世纪20年代开始，在军事舰艇领域当中铝合金得到了广泛的
应用，进而将突击或者是搜救等艰巨任务完成，铝合金在美国军舰当中的应用最为普遍。

目前，造船厂在船舶制造方面的铝合金技术种类繁多，比如快速攻击艇、辅助性军事飞艇等。

3.3工作船领域中铝合金的应用
经过长期的实践，我们发现铝合金的使用寿命比较长，且维护的要求比较低，行驶速度
快等，铝合金小型船的使用寿命可达几十年，而且耐腐蚀性十分强。

对于退役下来的铝合金
船只，通常是因为制造技术的落后导致问题的出现，而不是因为铝结构的老化。

而在海洋性
气候当中，5000与6000系铝镁合金的耐腐蚀性尤为显著。

3.4 在LNG货船领域内的应用
一般情况，铝合金在货船上主要是被用在LNG 船的储存罐设计中，因为海洋油气资源在
运输过程中路途比较遥远，因此远洋船运是最佳的运输方式。

在海洋油气资源的运输过程中，应该使用专门的LNG 存储罐，因此对于储存罐的韧性和强度以及低温性能的要求都比较高。

但是在低温的情况下，铝合金的强度反而比常温时有所增加，而铝合金的耐腐性强、质量轻
是制造LNG 储罐的最佳材料。

其中5038被广泛地应用在LNG 储罐的制造中，尤其在日本的
20 世纪 50~60 年代当中使用最为广泛。

3.5海上直升机平台当中的应用
海上直升机停机坪属于油气开采过程中的主要基础设施，也是直升机起降的重要场地，
其体积比较大。

所以对于结构自身的要求比较高，而铝合金因为其强度高、质量轻被广泛的
应用到直升机平台的搭建当中。

海上直升机平台是由甲板与底座构成，很巧妙地将力学原理
应用其中，再加上铝合金本身的抗弯性能比较强，不仅满足了直升机的升降要求，还减轻了
自身的重量。

而且通过拼接方式将铝合金组装在一起，有效地避免铝合金造成的损伤，进而
延长其使用寿命。

3.6在船用码头当中的应用
在船用码头当中，跳板、浮道以及过道是通过6005A或6060铝合金型材进行焊接制成的，其中使用5754铝合金板焊接成不漏水的箱体浮坞，其中船码头的结构与浮坞都不需要进行
涂漆或化学处理。

四、结束语
随着社会对于铝合金研究的不断深入，在船舶与海洋工程当中铝合金的使用也日益增多，同时在材料当中体现出突出的地位。

而海洋工程是经济与军事发展的制高点，能够给铝合金
行业的发展带来巨大的发展空间，同时也对铝合金的质量提出了更高的要求。

参考文献：
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