جهت توسعه مواد آلیاژ آلومینیوم برای کشتی های سطح بالا و مهندسی دریایی

آلیاژهای آلومینیومی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: یکی آلیاژهای آلومینیومی تغییر شکل یافته است که برای پردازش محصولات نیمه تمام مانند صفحات ، نوارها ، فویل ها ، لوله ها ، میله ها ، شکل ها ، سیم ها ، پودرها و بخشش ها استفاده می شود. مورد دیگر آلیاژهای آلومینیومی ریخته گری است که برای ریخته گری ریخته گری های مختلف و ریخته گری ها استفاده می شود.

اولی بیشترین استفاده در مهندسی دریایی است. از آنجا که آلیاژ آلومینیوم دارای ویژگی های قدرت خاص بالا ، مقاومت در برابر خوردگی آب دریا ، قابلیت جوشکاری ، پردازش و شکل گیری آسان ، بازیافت قوی ، حفاظت از محیط زیست خوب ، بدون شکنندگی با درجه حرارت پایین ، هیچ مغناطیسی و هیچ جرقه ای در هنگام برخورد مغناطیسی است ، به طور گسترده ای در آن مورد استفاده قرار می گیرد. مهندسی دریا. برنامه می تواند به طور موثری جرم کشتی را کاهش دهد ، ثبات را بهبود بخشد ، سرعت و غیره را افزایش دهد.

بنابراین ، آلیاژهای آلومینیومی به یکی از اصلی ترین مواد ساختاری کشتی ها در بسیاری از کشورهای جهان تبدیل شده اند و به طور گسترده در ساخت امکانات ساحلی ، دریاچه و رودخانه مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به مقاومت در برابر خوردگی بالا آلومینیوم ، نیازی به رنگ آمیزی یا نگهداری نیست و می توان آن را به مدت 30 سال استفاده کرد. این واقعیت که آلومینیوم هنگام برخورد با جرقه ایجاد نمی کند ، آن را به خصوص برای ساخت قطعات کشتی و سازه هایی که با مواد و روغن قابل اشتعال در تماس هستند مناسب است ، که می تواند خطر آتش سوزی را به شدت کاهش دهد.

مقدار آلیاژ آلومینیومی که در کشتی ها استفاده می شود

در حال حاضر ، مقدار آلومینیوم مورد استفاده در ساخت کشتی ها و کشتی ها زیاد نیست. در مورد جهان ، مبلغ سال 2013 حدود 1.1 ٪ از کل مصرف آن را به خود اختصاص داده است. در سال 2012 ، مصرف داخلی آلومینیوم نورد در ژاپن 974.4 کیلومتری بود که از این تعداد مصرف حمل و نقل 159.0kt (139.0 کیلوگرم در صنعت خودرو ، 87.42 ٪ بود ، و مصرف داخلی آلومینیوم اکسترود شده 784.5kt بود که از این تعداد بود که از این تعداد بود که از این تعداد بود که از این تعداد بود که از این تعداد 784.5kt بود. مصرف حمل و نقل 141.9kt (در صنعت خودرو) 141.9 کیلوگرم بود. KT ، 92.94 ٪ حساب می شود) ، مصرف این دو ماده آلومینیومی در زمینه حمل و نقل 17.11 ٪ از کل مصرف را تشکیل می دهد ، در حالی 89.93 از مواد حمل و نقل و مصرف صنعت حمل و نقل هوایی و مهندسی دریایی کمتر از 10 ٪ است.

ژاپن کشوری با صنعت هوافضا توسعه نیافته است ، بنابراین تخمین زده می شود که مصرف مهندسی دریایی از 5 ٪ آلومینیوم مورد استفاده در حمل و نقل تجاوز نخواهد کرد. مصرف آلومینیوم ژاپن در حال حاضر وارد مرحله پایدار شده است. از سال 2004 ، مهندسی دریایی دارد و مصرف کشتی ها در حدود 20 کیلوگرم/a در حال معلق است. در بین مواد آلومینیومی مورد استفاده ، صفحات ضخیم اصلی هستند که حدود 88 ٪ را تشکیل می دهند و مواد اکسترود شده تکمیل می شوند ، اما بیشتر مواد اکسترود شده در امکانات ساحلی استفاده می شوند.

ساختار آلیاژ آلومینیوم برای کشتی های چینی با ساختار ژاپن متفاوت است. ژاپن کشور بزرگی در ساخت کشتی های LNG (گاز طبیعی مایع) است. چهار مخزن LNG بزرگ با 5083 صفحه ضخامت آلیاژ جوش داده شده است. مقدار صفحات ضخیم در حدود 4 کیلومتر در کشتی است. فولاد چین Fe-Ni-Mn که در دمای پایین شکننده است ، در کشتی سازی LNG استفاده می شود. در چین فقط برخی از صفحات ضخیم برای تولید کشتی های کوچک و متوسط ​​استفاده می شود. تخمین زده می شود که در سال 2014 ، آلومینیوم مورد استفاده در صنعت کشتی سازی چین کمتر از 230 کیلوگرم بود ، کمتر از کل مصرف آلومینیوم 1 ٪ از مقدار.

با این حال ، با شتاب و افزایش پیشرفت چین به سمت قدرت دریایی ، میزان آلومینیوم مورد استفاده در کشتی ها و مهندسی دریایی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد ، اما میانگین رشد سالانه قبل از سال 2025 از 7.5 ٪ تجاوز نمی کند.

توسعه آلیاژ آلومینیوم کشتی

تولید صنعتی آلومینیوم با تأسیس اولین کارخانه آلومینیوم جهان ، شرکت متالورژی پیتسبورگ در ایالات متحده ، در سال 1988 آغاز شد. در سال 1891 ، صنعت کشتی سازی از آلومینیوم تولید شده توسط گیاه برای تولید قطعات دریایی برای اولین بار استفاده کرد. پس از گذشت بیش از 120 سال تحقیق و توسعه ، آلومینیوم استفاده از مواد در کشتی ها و مهندسی دریایی بیشتر و گسترده تر است و به یکی از مواد امیدوار کننده در این بخش ها تبدیل شده است.

اولین آلیاژهای آلومینیومی مورد استفاده در کشتی سازی آلیاژهای حاوی Ni-Cu ، به دنبال آن آلیاژهای سری 2xxx بودند ، اما مقاومت در برابر خوردگی آنها در برابر آب دریا زیاد نبود ، که این امر باعث محدود شدن کاربرد آنها در صنعت کشتی سازی شد.

آلیاژ 6061-T6 در دهه 1930 مورد استفاده قرار گرفت و بدنه با پرچین ساخته شد. آلیاژهای سری 5xxx مقاوم در برابر خوردگی در دهه 1940 جوش داده شدند و فناوری جوشکاری TIG (TUNGSTEN inert) در دهه 50 به تصویب رسید. در این دوره ، استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در کشتی سازی پیشرفت بزرگی به همراه داشت. در دهه 1960 ، نیروی دریایی ایالات متحده به طور پی در پی سری AL-MG 5086-H32 و 5456-H321 ورق های آلیاژ ، 5086-H111 و 5456-H111 پروفایل های اکسترود را توسعه داد. با توجه به استفاده از حالت های H116 و H117 ، بارش بین دانه ای AL8MG5 از بین رفت. فیلم مش مرکب مشکلات خود را برای خوردگی لایه برداری و خوردگی بین دانه ای حل می کند ، که یک نقطه عطف و پیشرفت چشمگیر در تحقیق و توسعه آلیاژهای آلومینیوم کشتی از دهه 1960 است.

پس از آن ، به دلیل نیاز به مواد با استحکام عملکرد بالاتر ، آلیاژهای سری 6xxx به طور گسترده در کشتی سازی مورد استفاده قرار گرفتند. برای مدت طولانی ، اروپا ، ایالات متحده ، ژاپن و سایر کشورها به طور عمده آلیاژهای سری 5xxx و آلیاژهای سری 6xxx را انتخاب کردند. بدنه از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است ، در حالی که اتحاد جماهیر شوروی آلیاژهای سری 2xxx را ترجیح می دهد. قبل از اصلاح و افتتاح ، صنعت کشتی سازی چین عمدتاً از اتحاد جماهیر شوروی پیروی می کرد. از سال 1980 ، بیشتر کشورهایی مانند اروپا ، ایالات متحده و ژاپن را دنبال کرده است. پس از سال 2010 ، نوآوری مستقل به تدریج تقویت شده است. از دهه 1970 ، تحقیقات در مورد آلیاژهای سری 7xxx با مقاومت متوسط ​​در حال افزایش است ، و پیشرفت هایی حاصل شده است که در کشتی سازی اعمال شده است.

از دهه 1970 ، توجه بیشتر به عقلانی سازی و کاهش وزن ساختارهای کشتی مورد توجه بیشتر قرار گرفته است. تعداد زیادی از آلیاژهای آلومینیوم در روبنا و قسمتهای حمل و نقل از کشتی های بزرگ استفاده می شود. برای این منظور ، بسیاری از آلیاژها و مواد آلومینیومی برای این زمینه ها در این دوره توسعه یافته اند ، از جمله پروفایل های اکسترود شده از مشخصات ویژه ، پانل های گسترده اکسترود شده و ریخته گری.