船舶工业用铝材的需求

快速发展的船舶工业对铝材的需求

铝合金与1982年的马岛战争

马尔维纳斯群岛战争，简称马岛战争（西班牙语：Guerra de las Malvinas，拉丁语系国家又称Guerra del AtlánticoSur，即“南大西洋战争”）全称马尔维纳斯群岛战争（英语：Malvinas W-ar）或英国称福克兰群岛战争（英语：FalklandsWar），是1982年4月到6月间，英国和阿根廷为争夺马岛（阿根廷称“马尔维纳斯群岛”）的主权而爆发的一场战争。战争进行了74天。在一番激烈和艰苦的争夺后，英军夺回了马岛的控制权。但是阿根廷至今仍未有放弃对马岛的主权要求。

这场战争使两件武器法国的“飞鱼反舰导弹”和英国的“鹞式垂直升降战斗机”一举成名，也使英国“导弹驱逐舰谢菲尔德号”大大地出了“风头”。

具体战争过程网上讲得很清楚在此略过，只讲与我们铝合金有关部分。

1982年5月4日，皇家海军一艘42型导弹驱逐舰谢菲尔德号遭受飞鱼反舰导弹攻击。当时，该舰正作为雷达哨戒舰部署于英国特遣舰队之先头。当其为阿根廷海军海王星式海洋巡逻机捕捉后，两架部署在火地岛里约格兰地，携带飞鱼导弹的阿军军旗式攻击机立即升空。在接受阿根廷空军KC-130H大力士型运输机的空中加油后，两机便贴着浪尖以超低空进袭。只有在50英哩处跃升执行雷达搜索并立即返回低空，在20到30英里处发射所携带的飞鱼导弹。

军旗式战机第一次跃升的概略位置并且探测到了第二次跃升飞鱼导弹击中了谢菲尔德号的舰身中段。尽管弹头引信未能启动，但大火却一发不可收拾！造成了20死24重伤的伤亡，谢菲尔德号导弹驱逐舰在数小时后被弃船，弯曲变形的残骸却持续漂流燃烧了六天之久！最后，于5月10日在接受亚尔矛斯号拖带时沉没在公海上并成为墓标。也这场战争成就了飞鱼导弹，飞鱼导弹由此名声大震。

英国建造的主要装备防空武器的导弹驱逐舰。首舰谢菲尔德号于1975年建成服役。舰长125米，舰宽 14.3 米，吃水 4.2米，满载排水量4100吨；装有4台燃气轮机，总功率4.74万千瓦，航速29节，续航力4000海里。42型每艘舰造价在8000万至1亿英镑。谢菲尔德号在建造该级舰时，为了降低成本，军方限制了全舰的排水量；为了增加武器和电子设备，又简化了全舰的壳体

2013年由青岛华澳船舶制造有限公司建造完工全铝合金船

图1 铝合金游艇“虎鲨”号

青岛北海船舶重工有限责任公司2009年9月建造完工，代表当今国际游艇先进水平的58英尺铝合金豪华游艇。艇长17.06米，宽5.12米，高3.01米，总重25吨；艇体为船用铝合金材料。

图2 全铝合金豪华游艇

图3 由3万多件铝合金拼接成的豪华游艇

图4 铝合金豪华游艇

图4 中国渔政33010船为500吨级——上层建筑为铝合金结构

图5 铝合金船舶

图6-1 广东产35米高速客船

图6-2 广东产35米高速客船

图7 铝合金双体钓鱼艇

用于船舶建造的铝材类型及特性

用于船体建造的铝合金主要是5083、5086、5454和5456系列板材，现在又增加了5059和5383系列。这些合金通常都是在退火状态下使用，当需要更高强度的时候，需要进行加工硬化，例如H116和321型。

由于铝的低密度、高强度高刚性和耐腐性，船舶设计者使用铝建造的船舶和使用钢材或其它合成材料建造的船舶相比重量减轻了15-20%。尽管船舶和海洋结构物的强度在一定程度上取决于材料的选择，但和设计也有着很大关系。近20年来，极限强度设计方法（ULS）在航空航天、陆上金属结构物设计等方面广泛应用，近期也成了船舶与海洋结构物设计的一种基本方法。铝合金的耐久性和ULS设计方法相结合使得船舶和海洋结构物的重量更轻。铝合金的高韧性、抗腐蚀性以及可焊性为建造对重量要求严格的船型提供了很好的选择，例如高速渡船和豪华游船。铝制船和相同强

度的钢制船体相比，船体厚度要减少50%，重量也减轻了50%，而耐冲击性增强了30%，断列强度也增强了13%。

由于铝的加工成本较低，因此使用铝材制造船舶更具经济性。铝合金可以作为板材，也可以进行挤压成型加工和铸造加工。再加上铝合金突出的物理特性，使得用铝合金制造船舶十分具有经济性。从船舶设计者角度来看，使用铝合金制造的船舶可以达到更高的速度以及更长的使用寿命，并且比使用玻璃纤维制造的船舶成本更低。专家认为，在将来船长为30-46米以上的游船制造中，将越来越多地使用铝合金。同时全球范围内铝制高速客渡船市场快速增长也使铝合金在船舶制造业中越来越重要。

铝材在船舶建造中的应用

（1）铝在高速船方面的应用

铝是建造船舶和海洋工程工程结构件的先进材料。铝合金的重量轻、较强的力学性能以及防腐蚀性等点决定了铝合金在多方面的各种用途。利用铝造船，工程师可以设计出速度高、使用寿命长、载重量高、维修成本低的船舶。

铝在民用船舶和军用船舶上的应用经历了很长发展时间，铝最早应用到船舶上是在19世纪80年代末期，第一艘全铝船被建造出来，1920年后铝镁合金的出现使铝在船舶与海洋工程中开始广泛使用。因此在快速渡船、水翼艇、渔船、工作艇、高速汽车渡船等高速船舶的建造中船舶设计者首选的材料是铝材。现今逐步发展的流线型单体船设计也增加了船舶的行速，与之相比，多体船、气垫船、喷水推进式客轮等船舶的建造中也大多选用铝材。

铝在快速渡船上的应用在近20年中一直在逐步上升。全铝质快速船舶包括穿浪型双体船、水翼艇以及多体船的速度已经达到35至50节，这大大改变了水路运输的状况，使船舶的航行时间和传统的船舶相比节省了一半。

据统计，目前全世界每年平均要建造85艘快速渡船，其中大部分在澳大利亚建造的。现在大约有100多艘快速渡船在欧洲运营。

（2）铝合金在LNG船上的应用

最近我随中国船舶工业行业协会代表团访问了日本三井造船的千叶造船所，参观了目前世界上最先进的21万立方米球罐型LNG船，该船装有3个大型铝合金球罐，每个净重2700吨。据统计截止2007年3月低，全球在航的LNG船共计224艘，总运力达27279478立方米，平均船龄为12年。目前世界LNG船的储液舱型式主要分为两种，既储罐型和薄模型。储罐型包括IHI-SPB（棱柱液仓）和球罐型（MOSS），使用铝合金做球罐材料三井造船尚属首次。

世界主要铝制船建造企业建造全铝快速渡船的最好的企业是澳大利亚的Incat Tasmania公司，该1990年公司建造了船长为74米的穿浪型双体船，该船载重吨为238吨，用于运输汽车和乘客，航速速为39节；现在该公司建造的全铝快速渡船船长为112米，载重吨为1000吨，可以装载1000名乘客和312辆汽车，其航速为40节；2004年Austal的美国分公司Austal USA建造了Lake Express号，该船长192英尺；2005年澳大利亚的Austal公司建造了更大的铝制船舶，该船长为127米，载重吨为1000吨，可以装载1291名乘客和340辆汽车，其航速为40节。目前，Austal USA 公司正在建造两艘全铝制的巨型渡船。这两艘船长为345英尺的双体船，可以装载1000名乘客和300辆汽车，主要在夏威夷岛航行，其航速为30至40节。意大利造船集团的Rodriquez Cantieri Navali船厂建造了一种环保型铝制高速渡船，它的航速能达28节，载客450名，载小汽车60辆，和现有运行中的客船相比耗油量降低40%。2007年1月美国Trinity Yachts 游艇公司设计建造的49米，宽8.5米三层甲板全铝合金游艇IMAGINE试行航成功。意大利造船集团的Rodriquez Cantieri Navali和意大利船级社联合开发了一种具有创新意义和环保的高速渡船，这艘64米长，15.5米宽渡船是用全铝建造的鱼雷型船体和水翼部分。

此外还有7家美国船厂也建造全铝快速的纯客渡船、游艇和领航船。日本三菱重工近日将在下关造船所内建设铝合金高速船新厂，日本预计今后市场对铝合金高速船的需求会增加，该工厂于2007年3月动工，10月完工。

我国铝制船舶的建造情况