铝合金船舶设计及制造要点研究--以14m铝合金快艇为例

的不同，例如 6005A 和 6061 铝合金在船舶设计应用中应做好油
1 船用铝合金的选材及工艺要求
1.1 船用铝合金选材 1970 年以来 DNV 的 《高速轻型艇规范》 认证设计和要求，
采用变形小、效率高的焊接设备，其中常用的焊接工艺有熔化 极自动/半自动氩弧焊 MIG，钨极自动氩弧焊 TIG 等，总之，要 求船舶建造人员要熟练掌握焊接工艺及其试验条件。此外，船 舶建造企业要做好场地、设备等配备工作，以及铝材切割、下 料和余量修正方面都要预先准备好各种设备。
第 38 卷 第 11 期 2017 年 11 月
中国水运 ZhongGuoShuiYun
Vol.38 No.11 Nov.2017
DOI 编码：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.11.012
铝合金船舶设计及制造要点研究
——以 14m 铝合金快艇为例
梁剑平 （江苏海艺船舶科技有限公司，江苏 镇江 212009） 摘 要：文章以 14m 铝合金快艇为例，通过船用铝合金选材及工艺要求，设计铝合金船舶的相关性能，并
充。例如，TIG 钨极焊通常应用于自动和手工焊，MIG 氩弧焊则
常应用于半自动焊 （见表 2） 。目前，铝合金船舶制造中最长使 用的焊接方式是 MIG 焊，具有去膜和熔敷效率高，氩气成本较 低作为保护气体等优势。
备注：参照 QB-CNCECJ22103-2006 铝及铝合金焊接施工工艺标准
甲板之上设计一个单层的甲板室，提高铝合金船舶的稳定性和 安全性，减小上层建筑的投影面积，增强船舶在风浪环境下航 行的适航性能。主甲板之下设计有艏尖舱、清水箱 （最底层） 、 工作间、燃油箱和机舱 （船艉部） 等。按照 《内河高速船入级 与建造规范 （2012）》 对 B 级航区、 J2 级航段船舶的要求进行 布局设计，主体采用纵骨架模式，船体及甲板采用 5083 铝合 金，型材采用的是 6082 铝合金。 2.2 推进方式
铝合金已经广泛应用于船舶的制造当中，常见铝及其金属制品 是银白色的轻金属，铝合金命名常采取的是四位数字体系牌号 （见表 1） 。
6082 号，它们与传统的碳素钢相比，在密度、熔点、导热率、
应用于船舶的铝合金金属主要是 Al-Mg 体系中的 5083 号和
2 铝合金船舶性能设计
2.1 总体布局 考虑铝合金பைடு நூலகம்艇的现实应用，在总体布局方面通常会在主
铝元素含量丰富，仅次于氧和硅，位列地球中元素含量的 第三位。在金属制品中，铝制品是位居铁之后的第二大使用量 的金属。金属铝及其合金制品具有耐腐蚀性、无磁性、较高比 强度以及导热性好等特点，尤其是铝合金质量轻，载重量大， 被广泛应用于航空航天、机械制造、船舶工业以及汽车制造等 领域。 1891 年，瑞士首先用铝材建造了世界上第一艘铝制小 船，1954 年，日本用全铝材建造了巡视艇。近年来，随着高端 铝合金船艇的大量建造，我国的客运交通、休闲旅游、公务执 法等领域对于铝合金船艇的市场需求量不断增加，也给造船企 业带来了很好的发展机遇。用铝合金建造的船艇能耗少，航速 快，尤其是在高速快艇建造中被广泛应用。但与其他钢质舰艇 不同的是，铝合金高速艇的设计要求高、工艺材料、焊接、切 割等有着特殊要求，因此，熟练掌握铝合金高速快速快艇的设 计及制造工艺，对于提升船舶设计及建造水平具有积极的现实 意义。
表 1 DNV 认证的船用铝合金
应变应化铝合金 NV-5052 NV-5154A NV-5754 NV-5454 NV-5086 NV-5083 NV-5383
热处理强化铝合金
NV-6060
NV-6061
NV-6063
NV-6005A
NV-6082
36 CWT 中国水运 2017㊃11
梁剑平：铝合金船舶设计及制造要点研究
100-250 240-250 280-360 140-280 260-300 300-360 330-360 280-310 290-320 380-420 460-520
10-14 12-16 14-18 20 20 20 20 28/17 28/17 28/17 28/17
1-3 3-4 4-5 1-2/1 2/1-2 2/2 2/2 1/1 1/1 1/1 1/1
重点就铝合金船舶的焊接进行了重点讨论，经试航，达到了设计要求，具有很好的市场应用前景。 关键词：铝合金；船舶；设计；制造 中图分类号：U662 文献标识码：A
文章编号：1006—7973 （2017） 11-0036-02 屈服应力、凝固时体积收缩率、拉伸率和抗拉强度等物理特性 方面差距较大。在铝合金船舶设计的选材过程中，重点需要考 虑的船舶的结构受载荷和腐蚀环境等因素。 力学性能的差异，和 6000 系列及其热处理条件对应的力学性能 漆岗湖或被阳极化防护，否则是不能够直接与海水接触。总 之，在铝合金船舶设计过程中具有较大的材料选择应用空间。 对阻尼影响大这一特点，因此，尽量减轻船舶重量对于排水量 快艇的适航影响较大。因此，应尽量选择使用轻型设备，如铝 合金作为船体和甲板室的材料，在耐磨性、抗撞击性等方面铝 合金选材都具有较大优势。 1.2 铝合金船舶工艺要求 铝合金船舶的焊接是其建造的重点和难点，实际建造时应 以 14m 铝合金船舶设计为例，考虑船舶的设计体积长度比 基于 DNV 认证的 5000 系列中不同牌号及其回火条件，以及
表 2 各种焊接参考工艺系数
板厚 1.5-3 手工钨极氩弧焊 4-8 10-12 14-16 8-10 熔化极半自动焊 12-14 16-18 20-22 10 熔化极自动焊 12 16 20 钨棒直径 2-3 3-5 5-6 6-7 5-6 6 6 6 25-40 25-40 25-40 25-40 焊丝直径 2-3 3-5 5-6 6 1.6-2.5 2.5-3 2.5-3 2.5-3 3 3 4 4 焊接电流 40-110 氩气流量 4-10 8-14 12-16 14-18 25-30 25-30 30-35 30-45 30-40 30-40 30-40 35-45 喷嘴直径 8-12 焊接层数 1