艦船鋁合金材料的提升，為未來(lái)中國(guó)郵輪發(fā)展提供

目前，普遍使用的鋼制鉆桿在水平井、高腐蝕介質(zhì)井、超深井等施工中經(jīng)常遇到鉆桿摩擦熱裂、氫脆、應(yīng)力腐蝕斷裂、鉆井速度和效率降低、大鉤負(fù)載過(guò)大等問(wèn)題。上述問(wèn)題均是由合金鋼材料本身的理化特性所決定，如要從根本上提高鉆桿的性能，就必須改進(jìn)鉆桿管體的原材料。
1、提高鉆深能力
  鋁合金鉆桿的密度大約是鋼質(zhì)鉆桿的1/3，鋁合金鉆桿強(qiáng)度與質(zhì)量之比是鋼質(zhì)鉆桿的1.5～2.0倍，在鉆機(jī)能力一定的情況下，應(yīng)用鋁合金鉆桿能夠達(dá)到鋼質(zhì)鉆桿無(wú)法達(dá)到的井深。
2、耐腐蝕性好
  鋁及其合金元素化學(xué)特性比較活躍，當(dāng)其與氧反應(yīng)后會(huì)在表面形成穩(wěn)定的氧化膜，阻止其與周?chē)h(huán)境進(jìn)一步反應(yīng)。鋁合金鉆桿在飽和CO2溶液里長(zhǎng)期侵泡也不腐蝕。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，鋁合金鉆桿在任何溫度下都可有效防止H2S和CO2腐蝕。
   鋁合金鉆桿分為鋼接頭和鋁合金接頭2種。雖然鋁合金鉆桿鋼接頭不具有抗H2S和CO2的能力，但鉆桿的薄弱環(huán)節(jié)在管體，接頭一般不容易發(fā)生H2S應(yīng)力腐蝕斷裂。另外，鋼接頭與鋁合金管體接觸，后者對(duì)它會(huì)起到陰極保護(hù)的作用，因此，鋁合金鉆桿鋼接頭的腐蝕速率低。
新材料研發(fā)方向：
  1.高強(qiáng)、可焊、耐蝕、優(yōu)良加工性能的海洋工程用鋁合金材料；
  2.鋁質(zhì)船的焊接技術(shù)及焊接材料；
  3.高性能的犧牲陽(yáng)極材料；
  4.海水淡化用鋁換熱管；
  5.OTEc熱交換器鋁合金；
  6.LNG球罐鋁合金；
鋁合金用于造船業(yè)已有近百年的歷史。隨著國(guó)內(nèi)外造船業(yè)的高速發(fā)展，船舶的輕量化正日益被重視。由于鋁的密度低，強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，適合海洋的惡劣使用環(huán)境。鋁的加工成本較低，因而使用鋁材制造船舶更具有經(jīng)濟(jì)性。從船舶設(shè)計(jì)者的角度來(lái)看，使用鋁合金制造的船舶在同等動(dòng)力條件下能有更快的速度，并且還具有更長(zhǎng)的使用壽命。因而船舶用鋁合金在近年來(lái)技術(shù)突飛猛進(jìn)，并為大量鋁材提供了廣闊的市場(chǎng)。
船舶用鋁合金以鋁-鎂系合金、鋁-鎂-硅系合金和鋁-鋅-鎂系合金為主，依據(jù)所用的位置，分為上層舾裝用鋁合金、船體結(jié)構(gòu)用鋁合金，其中棲裝包括桅桿、舷窗、煙筒、操舵室等，船體結(jié)構(gòu)包括隔壁、肋板、龍骨、船底外板以及船側(cè)等。船舶上層結(jié)構(gòu)中舷窗常用的鋁合金型材為6063鋁合金，桅桿、舷梯常使用6063與6061鋁合金型材。另外，壁板使用擠壓成型的鋁-鎂合金，可防止焊接中變形的同時(shí)，確保應(yīng)力分布更加合理。船體結(jié)構(gòu)中鋁-鎂系合金應(yīng)用率較高，其中5454、5052鋁合金是制造甲板的主要材料。
鋁及鋁合金上的氧化膜對(duì)其電極電位影響很大，4N鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對(duì)甘汞電極的電位為－0.87＋0.0lV，凡是對(duì)氧化膜有影響的因素都對(duì)電位有影響。因此，氧化膜對(duì)鋁及鋁合金的抗蝕性有著決定性的意義：凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度、提高氧化膜絕緣性能的因素都有助抗蝕性的提高。為此，在海洋環(huán)境中應(yīng)用的一切鋁材都必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?br /> 鋁及鋁合金在海水中的抗蝕性按遞降次序排列如下：鋁－鎂合金(5xxx系)、鋁(1xxx系)、鋁－錳合金(3xxx系)、鋁－鎂－硅合金(6xxx系)、鋁－鋅－鎂合金(7xxx系)、鋁－硅合金(4xxx系)、鋁－鋅－銅－鎂合金(7xxx系)、鋁－銅-鎂合金(2xxx系)及鋁－銅合金(2xxx系)。因此，在選擇海洋結(jié)構(gòu)材料時(shí)，應(yīng)選5xxx系合金，同時(shí)，合金的鎂含量宜≤5%,以便有良好的成形性能。
目前，鋁合金主要應(yīng)用在小型、輕量、高速船艇等船型，如穿浪雙體船、高速巡邏艇、軍輔船、公務(wù)船等。“鋁材是快速渡船、水翼艇、漁船、工作艇、高速汽車(chē)渡船等高速船舶設(shè)計(jì)者的材料。”“全鋁制快速船舶例如穿浪型雙體船、水翼艇以及多體船的速度已經(jīng)達(dá)到35～50節(jié)，這大大改變了水路運(yùn)輸?shù)臓顩r，其航行時(shí)間和傳統(tǒng)的船舶相比節(jié)省了一半。為了提升船舶的續(xù)航能力和航行速度，未來(lái)都將更多采用鋁材造船。”從環(huán)保方面來(lái)看，湖泊、內(nèi)河等水域的船舶目前面臨因柴油泄漏導(dǎo)致的環(huán)保壓力逐漸增大，其船舶動(dòng)力發(fā)展趨勢(shì)是電動(dòng)逐漸代替柴油動(dòng)力，因此湖泊、內(nèi)河等水域的船舶輕量化需求將逐漸上升；在軍用艦船方面，軍用艦船使用鋁合金既可以減輕船體重量，又能達(dá)到降低重心、提高艦船航行穩(wěn)定性的目的。
2019年10月18日開(kāi)工的這艘大型郵輪，總噸位約13.55萬(wàn)，總長(zhǎng)323.6米，型寬37.2米，最多可容納乘客5246人，擁有客房2125間。船東為中船嘉年華郵輪有限公司，由中船芬坎蒂尼郵輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司設(shè)計(jì)，入級(jí)英國(guó)勞氏船級(jí)社和中國(guó)船級(jí)社，計(jì)劃于2023年下半年交付運(yùn)營(yíng)。
中國(guó)船舶集團(tuán)旗下外高橋造船建造的國(guó)產(chǎn)首制大型郵輪一個(gè)總段L4吊裝搭載，標(biāo)志著全船總段制作暨搭載順利完工。L4是全船一個(gè)鋁合金總段，總段長(zhǎng)30米，寬13.7米，高5.9米，對(duì)應(yīng)郵輪艏部甲板室。
我國(guó)造船企業(yè)共接下了全球約56%的新訂單，超大型集裝箱船等訂單已排到了2023年的6個(gè)月之后，足可見(jiàn)需求量之大。同時(shí)隨著人民生活水平的提升以及人均可支配收入的逐年增長(zhǎng)，尤其是中產(chǎn)階級(jí)的崛起帶來(lái)的消費(fèi)需求增長(zhǎng)，提升了郵輪、游艇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)焊接材料的需求與要求也不斷攀升。
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