前言 铝合金应用于造船业已有近百年的历史, 随着国内外造船业突飞猛进地发展, 船舶的轻量化越来越被重视, 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%。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，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，铝合金的这些优点,使其在船舶的应用上发展得很快, 造船业为铝材提供了广阔的应用市场。 第一章铝合金在国内外舰船中的应用现状 舰船上应用的铝合金可以分为变形铝合金和铸造铝合金 变形铝合金在各国造船中的应用，从大型水面舰船上层建筑，上千吨的全铝海洋研究船、远洋商船和客船的建造，到水翼艇、气垫船、旅客渡船、双体客船、交通艇、登陆艇等各类高速客船和军用快艇上都大量使用了变形铝合金。铸造铝合金主要用于泵、活塞、舾装件及雨水雷壳体等部件。 1.1航空母舰 航母是个庞然大物。它体积巨大，建造精良，是一个机动性很强的作战平台，对减清结构重量等具有及其迫切的需求，隐刺控制航母结构的重量非常重要，其中包括控制航母各种装置，特别是上层建筑的重量，最改善航母的战术技术性能至关重要。 初步统计，国外没艘航母铝合金材料用量大约在1000吨左右，例如，美国“独立”号（CVA62）航母用了1019吨铝合金；“企业”号核动力航母（CVA65）用了450吨铝合金；法国“福熙”号（R99）及“克里蒙梭”号（R98）航母上都用了1000多吨铝合金。铝合金在航母上的应用对减轻航母结构重量，提高稳性、试航性、提高站技性能等具有重要意义。 铝合金在航母上的应用部位，从部分起飞和降落甲板，巨大的升降机，大量管系，到舷窗盖，吊灯架，门，舱室隔壁，舱室装饰，家具，厨房设备和部分辅机等。列如美国海军1961年服役的“企业”号航空母舰的四个巨大的升降机是用铝-镁合金焊接而成的。 1.2驱逐舰等大型水面舰船上层建筑 驱逐舰等大型水面舰船为了减轻上层建筑的重量，以保持稳性等，而广泛采用铝合金结构。事实上在许多驱逐舰等大型水面舰船中，主甲板上的全部结构都是用铝合金制造的。据统计，美国海军不同级的驱逐舰，在甲板以上结构中所用的铝合金数量分别如下：护航驱逐舰（DE）用铝量251.33吨；导弹驱逐舰（DLG）用铝量811.30吨；弹道导弹驱逐舰（DDG）用铝量515.88吨；弹道导弹核动力驱逐舰（DLGN）用铝量为930.35吨。 1
铝合金系列简介 铝合金概述：铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金又分为不可形变铝合金、不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好）。 铝合金的分类
December 2003 Aluminum Boats Prove Their Mettle Reputation, Innovations Make Aluminum the Material of Choice of a Growing Number of Boat Builders By John Simpson Editor, Aluminum Now and Michael Skillingberg VP, Technology The Aluminum Association, Inc. Aluminum has been used in the marine industry for more than 100 years because of its light weight and ease of fabrication combined with good corrosion and fatigue resistance. However, for much of the past 30 years, fiberglass has been the material of choice of North American boatbuilders, particularly for higher-volume production lines. Competitively priced compared with boats made from most other materials, fiberglass boats can also be made from standardized molds that reduce their construction time and labor. Additionally, the claim has been made that fiberglass boats are "maintenance-free." However, as more has come to be understood about delamination, blistering, leaks, and problems associated with structural fatigue, this claim has proved to be untrue. Aluminum alloys, which are specified for marine use, suffer from none of these problems. Their high level of performance along with recent advances in aluminum cutting and welding is helping to reduce fiberglass' boats cost advantage, and the metal's utility for a wide range of boatbuilding applications is poised for reappraisal. Changing Image of Aluminum Boats "Aluminum boat technology is relatively new," says Steve Daigle, president of Daigle Welding & Marine Ltd., in Campbell River, British Columbia, noting that welded aluminum boats first came on the market en masse as recently as the late 1960s. Prior to that, riveting was the standard technique for joining aluminum sheets on boat hulls—a technique still used for many smaller boats that use thinner-gauge aluminum.
铝合金在船舶上的应用实例 用途合金产品类型船侧，船底外板5083,5086,5456,5052 板，型材 龙骨5083 板 肋骨5083 型材，板 肋板，隔壁5083,6061 板 发动机台座5083 板 甲板5052,5083,5086,5456,5454,7039 板，型材 操舵室5083,6N01，5052 板，型材 舷墙5083 板，型材 烟筒5083,5052 板 海上船容器的顶板和侧板3003,3004,5052 板 舷窗5052,5083,6063，AC7A 型材，铸件 舷梯5052,5083,6063,6061 型材 桅杆5052,5083,6063,6061 管，棒，型材海上船容器的结构材料6063,6061,7003 型材 发动机和其他船舶部件AC4A，AC4C，AC4CH，AC8A 铸件 船舶用铝合金板材的特点和用途 船体用铝 合金品种和状态特点用途5052 O，H14，H34 中等强度，耐腐蚀性 和成形性好，有较高 的疲劳强度 上部结构，辅助 构件，小船船体 5083 O，H32 典型的焊接用铝合 金，在非热处理合金 中强度最高，焊接性， 耐腐蚀性和低温性能 好 船体主要结构 5454 O，0H32 强度比5052高22%， 抗腐蚀性和焊接性 好，成形性一般 船体结构，压力 容器，管道等 5456 O，H321 类似5083，但强度稍 高，有应力腐蚀敏感 性 船体和甲板
类别合金状态特点用途 舣装用铝1050,1200 H112, O， H12,H24 强度低，加工性，焊 接性和耐腐蚀性好， 表面处理性高 内装修 3033,3203 H112，O，H12 强度比1100高10%， 成形性，焊接性，和 耐腐蚀性好 内装，液化石油 气罐的顶板和侧 板 油船：长60.8米, 可运载1160吨石油的油船船壳体使用铝材情况： 9mm厚波纹板作纵向密封舱壁，7mm厚铝板作横向舱壁，形成5个独立货舱。船舷用9mm 厚铝板制作。甲板用12mm厚，盖板用15mm厚铝板制成。 船体构架由挤压型材组成，尾柱用AL-12%Si合金铸造，油船共用铝92吨。
第3节设计原则 A.总则 1.适用范围 本节包括船体结构构件的定义和通用设计衡准以及有关的结构细节。 2.许用应力和要求的剖面特征 下列各节中，除了列出肋骨腹板、横梁、桁材、扶强材等的横剖面面积和剖面模数的计算公式外，还对用直接的强度计算方法确定这些构件的尺寸时的许用应力作出说明。如用批准的计算方法（例如采用有限元法，或采用实尺度测量予以验证）进行精确的应力分析，则许用应力可增加10％。 所要求的剖面模数和腹板面积原则上应相对于与连接的板平行的轴。 对于商品化的和与板垂直连接的型材，通常在表格中可以查得其剖面特征。 如加强筋和桁材的腹板未与板垂直连接（例如前体的外倾船壳板上的肋骨），其剖面特征（惯性矩、剖面模数和剪切面积）应相对于与该板平行的轴进行计算。 对于球型材和扁材，倾斜型材的剖面模数应近似地用垂直布置型材的剖面模数乘以sin α计算确定，其中α系指腹板与附连板之间夹角(锐角)。注： 对于球型材和扁材，通常仅当α小于75?时，才需考虑α的影响。 此外，根据L，如由于不对称的型材出现附加应力，所要求的剖面模数应提高到K SP倍，该系数根据型材的类型来确定，见L。3.承受垂向（或横向）压力的板格 在下列各节中列出的承受垂向（或横向）压力的板格的公式均假定为非曲面板格，且其边长比b/a≥2.24。 对于曲面板格和/或边长比小于b/a?2.24的板格，其厚度可按下式减少： k 2 1 t f f k p a C t+ ? ? ? = C －常数，例如对于液舱板C=1.1； f1 75 .0 r2 a 1≥ - = f20.1 b a 5.0 1.1 2 ≤ ? ? ? ? ? ? - = r －曲率半径； a －板格短边长； b －板格长边长； p －所用的设计载荷。 以上所述不适用于按第15节承受冰压力的板格，以及按第6节确定的纵骨架式的舷侧外板。 4.疲劳强度 如要求或拟对结构或结构节点进行疲劳强度分析，则应符合第20节的要求。 B.船体的上缘和下缘 1.至强力甲板边线下Z0处为止的所有纵向连续构件和至基线上Z U处为止的所有纵向连续构件分别认为是上缘和下缘。 2.如上缘和/或下缘采用普通船体结构钢，则它们的垂向范围为Z0＝Z U＝0.1H。 对强力甲板以上具有纵向的连续结构构件的船
铝合金在造船业中的应用与发展 【摘要】随着造船业的发展，船舶的轻量化发展道路越来越要求降低船体重量及提高船舶运行速度。铝合金造船具有比重小、抗腐蚀性能佳、加工成型性能好、焊接性能好、弹性模量小等优点，造船业领域铝合金的应用已有上百年的发展历史。为了适应船舶的轻量化发展，造船业与铝加工工业力求找出一种可替代钢铁的铝合金材料。基于此，本文以造船业领域铝合金的应用与发展展开论述。 【关键词】造船业；铝合金；应用与发展 1 船舶用铝合金的性能 众所周知，目前造船业的轻量化发展离不开铝合金材料的应用，究其原因为铝合金材料具有比重小、抗腐蚀性能佳、加工成型性能好、焊接性能好、弹性模量小等优点（见表1）。 如表1所示，船舶用铝合金具有极佳的抗腐蚀性能，那么铝合金船舶必能有效抵御海水对船舶使用效果与使用寿命的不良影响。海水属电解质溶液，海水对铝合金的腐蚀过程是一种电化学腐蚀过程，具体以表现为点蚀形式。海水对5000系合金的腐蚀速度极其缓慢，其中低镁合金更具耐蚀性；6000系合金对海水的耐蚀性可达到100%。正因如此，5000系合金与6000系合金目前已被广泛应用到船舶领域。此外，铝合金的腐蚀过程相当繁杂，其往往受到合金性质与环境因素的影响，其中环境因素包括湿度、温度、压力、搅拌、杂散电流及腐蚀介质等；合金性质包括应力与组织的不均匀性等。由此可见，船舶用铝合金的应用必须充分考虑其影响因素，由此提高铝合金船舶的综合性能。 2 造船业领域铝合金的应用 由前文可知，船舶用铝合金的诸多优势符合船舶的轻量化发展要求。基于此，铝合金已被广泛应用到民用船、军用舰艇、工作船等领域。本章节主要从上述三个方面浅析造船业领域铝合金的应用。 2.1 民用船领域铝合金的应用 铝合金民用船的历史最早可追溯到19世纪80年代，Echer Wyss公司（瑞士）首次制成湖上全铝汽艇（可容8人）。至此以后，多个国家纷纷制成铝合金汽艇，但当时铝合金的耐腐蚀性能差及强度低，因此造船业对铝合金的应用并未有太大成就。截止20世纪30年代以后，冶金工业的发展才使得造船业领域铝合金的应用价值被重新认识，当时出现抗蚀性能较好的Al-Mg系合金及6061-T6合金。随后，英国、美国、日本相继制成基于Al-Mg系合金的铝合金船舶。20世纪50年代到60年代，造船业领域对铝合金的应用进入一个快速发展时期，期间的典型成就包括铝-TIG焊接技术的发展、5486-H32与5456-H32铝合金板材的开发（美国）、中国全铝铆接结构水翼艇的制成。20世纪70年代到80年代，受到铝
欢迎词 欢迎阁下使用重庆远舟游艇有限公司设计的FZP-437铝合金救援艇。本船是我公司开发出来的一种经济、环保型铝质快艇。舱室装饰豪华舒适，航态稳定，耐波性能好，操作方便简单是本船的一大特点。 我司始终秉行“技术创新”的宗旨，诚意为广大客户提供高质量、高品位的产品和完善的配套及售后服务。 感谢阁下对本公司的信任，愿阁下对本公司设计的铝质快艇使用满意。驾驶员以及乘员都感到满意，我公司全体人员也将分享到满意的喜悦。
前言 为充分体现本船的卓越性能和保证其使用的耐久性，敬请按本手册正确使用本船。使用本船前请仔细阅读本操作手册、主机操作维修手册和其他与本船有关的文件和资料，若有疑问或不明之处，请与本公司联系。 使用本船前必须取得船检部门颁发的船舶检验证书或临时适航证书。 请在规定航区内使用本船。提请驾驶员注意回航限速在10.0km/h。 严禁未取得相应船艇操作驾驶资格证书的人员驾驶本船。 严禁超载以及客货混装。 本船严禁夜航、雾航。 感谢阁下使用本船。祝您获得最满意的效果。
1、总体性能： 1.1 船型、用途航航区。 1.1.1 FZP-437铝合金救援艇是由重庆轻舟雅驰游艇有限公司设计的建造的全铝合金游艇。本船环保、选型科学、结构合理、造型优美、内饰美观适用，是理想的高速船。 1.1.2 本船适航于B级航区。 1.2 适用规范、规则 1.2.1 本船根据中华人民共和国海事局颁发的现行法规、规则进行设计。 1.2.2 本船设计符合下列规范及要求 1.2.2.1 《内河高速船入级与建造规范》2012，以下简称“规范”。 1.2.2.2 《内河船舶法定检验技术规则》2011，以下简称“规定”。 1.3 主尺度 总长 5.62 m 船长 4.37 m 船宽 2.25 m 型深 0.90 m 设计吃水 0.25 m 主机功率 22KWX2 肋距 0.50 m 最大航速 37km/h 满载排水量 1.224t 乘客 6人 梁拱 0.02m 船员 1人 1.4 航速 在设计吃水0.25m时，船体处于光滑无污底状况，在风力小于蒲氏3级的平静深水区域，主机发出最大持续功率时其航速应不大于37kw/h。 1.5 续航力 本船续航力按全负荷航行为4小时,燃油箱容积为50L,能配备燃油0.4t？，满足使用要求。 1.6 稳性 本船满足“规定”对B级游艇？的要求。稳性计算虽己符合规范之要求，但在使用过程中，驾驶员仍应根据气象、水文、航道等情况谨慎驾驶。并提请满载回航时，航速限制在10.0km/h以下(或主机转速在1500rpm以下)。在航行时，所有人员不准站立和随意移动。
各种铝合金牌号的规格、选型、用途
一、铝合金牌号、代号以及国内外牌号对照 国际上已经注册的铝合金牌号有1000多个，每个牌号又有多种状态，在硬度，强度，耐蚀性，加工性，焊接性，装饰性等方面都存在着明显的差异。选择铝合金的牌号与状态时，以上各方面很难同时满足，也没有必要，应根据产品的性能要求，使用环境，加工过程等因素，设定各种性能的优先次序，方可做到合理选材，在保证性能的前是下合理控制成本。 硬度：很多客户在购买铝时非常关心，硬度首选跟合金化学成份有直接的关系。其次，不同的状态也影响较大，从所能达到的最高硬度来看，7系，2系，4系，6系，5系，3系，1系，依次降低。 硬度：强度是产品设计时必须考虑的重要因素，成其是铝合金组件作为组件时，应根据所承受的压力，选择适当的合金。纯铝强度最低，而2系及7系热处理型合金度最高，硬度和强度有一定的下相关系。耐蚀性：耐蚀性包括化学腐蚀，耐应力腐蚀等性能。一般而言，1系纯铝的耐蚀性最佳，5系表现良好，其次是3系和6系，2系及7系较差。耐蚀性选用原则应根据其使用场合而定。高强度合金腐蚀环境下使用，必须使用各种防蚀用复合材料。 加工性：加工性能包插成形性能与切削性能。因为成形性与状态有关，在选择铝合金牌号后，还需考虑各种状态的强度范围，通常强度高的材不易成形。台果要对铝材进行折弯，拉伸，深冲等成形加工，完退火状态材料的成形性最佳，反之，热处理状态材料的成形性最差。铝合金的切削性较差，对于模具，机械零件等需要切削性较佳，反之，低强度者切削性较差，对模具，机械零件等需要切削加工的产品，铝合金的切削性是重要的考虑因素。 焊接性：多数铝合金的焊接性均无问题，尤其是部分5系列的铝合金，是专为焊接考虑而设计的，相对面言，部分2系和7系的铝合金较难焊接。 装饰性能：铝材应用于装饰或某些特定的场合时，需要对其表面进行阳极氧化，涂装等加工，以获得相应的颜色和表面组织，这时其装饰性应该重点考虑的，一般而言，耐蚀性较好的材料，其阳极处理性能，表面处理性能，涂装性能都非常出色。 其他特性：除上述特性以外，还有导电性，耐磨性，耐热性等。在选材时也可以加以考虑。 纯铝：1XXX系列为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好的焊接性和导电性。1XXX系列铝合金广泛应用于对强度要求不高的产品，如化工仪器、薄板加工件、深拉或
铝合金在船舶与海洋工程中的实践 摘要：现如今船舶与海洋工程的发展速度越来越快，铝金属材料越来越成为船舶制造业与海洋工程的核心材料。铝合金目前为止对于造船业来说，可以说是制造船舶的最好材料。在焊接过程当中铝合金也是有着非常强大的优势。由于船舶工作的环境非常特殊，所以焊接的质量要求非常高。只有选定了最佳的焊接参数才可以将焊接作业开展完善，尤其在焊接接头位置的时候需要技术非常优秀的员工才可以进行。如若发现焊接问题应及时处理将隐患扼杀在萌芽之中，将船舶更加完美的制造成功。 关键词：铝合金；船舶制造；海洋工程 现如今船舶和海洋工程结构是海洋环境中承担着繁重资源开发的长途运输工作，你工作能力有着很大的压力，为了提升其工作效能，在船舶制造材料上面有着非常大的研究前景。设计者如果只根据常规方式进行设计的话，是无法解决船舶根本的问题，于是寻找制作船舶的材料成为了当务之急。 一、铝合金在船舶与海洋工程中的应用意义 由于国内外的造船业一直有着不断的持续发展，对船的优化逐渐提升，在船舶的轻量化上面下的功夫越来越大。如何能让船最大限度的变轻成了造船业最大的攻克项目。铝越来越成为造船业备受瞩目的材料，铝的优点有很多，比如说密度低，高强度，高刚性以及耐腐性。这都非常符合建造船的材料要求，使用铝造出来的船你刚才照出来的相比较重量轻了15~ %，而且由于铝材料的加工成本非常的低，使其成为了性价比最高的一种造船材料。使用铝合金造出来的船可以在速度和使用寿命上有着更高的突出优点。所以说铝材料在船舶的应用上面发展得非常迅速。 质量是船舶制造当中需要考虑的最核心的部分，而材料对于船舶质量的提升有着至关重要的作用，近年来由于造船业的不断发展，让造船材料面临着非常强大的挑战性，首先造船材料需要拥有强大的耐腐蚀性，以及可以最大限度的减轻船舶自身的重量，这样才可以提高速度，造船材料成了造船业必须考虑的核心问题。在铝金属材料没有出现之前，造船材料的选择一直都是技术研发人员需要考虑的最苛刻的一个问题。在保证船舶质量优良的基础之上寻找可以最大化提升船身使用效率的材料。 对于船舶制造以及海洋工程的发展有着非常大的推动作用，所以说铝合金在今后的传播以及海洋工程当中的研究当中，依旧具有着重要的核心意义。首先铝合金在船舶制造当中的材料比较特殊，只有一些固定的铝材料的金属器材可以用于制作船舶。同时在铝材料使用的过程当中，需要有高端技术人员的操作，只有这样才可以让铝合金的作用充分发挥，更好的为造船业服务。但是现如今对于铝材料的使用效率依旧有待于提升，这方面还是依旧需要一个更加广泛的提升，才可以让铝材料的使用效率变得更高。除了在船舶制造当中，铝合金在海洋工程的应用当中也是有着非常广泛的作用，在这其中，开采海洋资源的工具以及储存海洋资源的工具都是需要由铝合金来进行制作。从这一点得以看出，现如今我国对于铝合金材料的需求量非常之大。只有在铝合金方面的研究更加投入，才可以实现让铝合金性能更好的适应于海洋工程未来发展的需要。在这个过程当中值得我们关注的不仅仅是铝材料的需求量，更是我们对于铝材料制作技术的使用开发性能有着一个更加苛刻的考验，只有解决了这个问题，才可以让我国的海洋事业在
解析铝合金船体变形控制 发表时间：2019-07-29T11:38:40.593Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：王亚军 [导读] 摘要：随着国内铝合金船舶市场发展，铝合金船舶开始广泛应用到到国内高性能公务船、执高性能法船、高速客船、军用船舶领域等。 招商局（深圳）重工广东深圳 518000 摘要：随着国内铝合金船舶市场发展，铝合金船舶开始广泛应用到到国内高性能公务船、执高性能法船、高速客船、军用船舶领域等。本文针对铝合金船舶建造的常见船体变型控制，根据多年的实际生产管理经验进行分析总结，希望为国内不断发展的铝合金船舶建造，提供参考。 关键词：铝合金；船体；变形控制 1.变形产生的原因和控制措施： 1）焊接的热输入量是引起变形的根本所在。焊接时，施工人员应严格按照焊接规格表进行施工，施工时应减少热输入量即控制好焊接参数，在满足规范要求和焊接规格表的前提下减小焊脚，或采用间断焊。 2）预留出反变形余量，焊接结束后坡口一侧焊缝冷却收缩变形与预留余量相互抵消。 3）在焊接板材的纵向对接缝时，采用逐段退焊的方式减小变形量，每段焊接的长度不小于600mm，首尾重叠20mm-30mm，在进行下一段施焊前应铣掉上一段的起弧点。 4）控制焊接顺序，先焊对接焊缝，再焊角接焊缝。从中间区域往四周施焊。先焊船体内侧，再焊外侧。先焊收缩量大的焊缝。对称结构必须两名焊工同时进行对称工作。 2. 焊缝设计对船舶性能和变形的影响 1）铝合金高速船建造的一个非常重要的指标就是要达到合同中规定的设计航速。为了达到这个目标，在同样的船体线型和同等的主机功率下，空船重量越轻意味着船舶的航速越快油耗越低，由铝合金材料特性我们知道铝合金的密度只有钢材的1/3，这个特性决定了其可以较大的减轻空船重量，同时使得铝合金非常适合作为建造高速船的材料。除了在建造中对上船材料的重量进行严格控制外，铝合金船舶在焊接设计上及尽可能的采用间断焊，不仅可以减轻空船重量，还能控制焊接变形。但由于间断焊不适用于高应力或特殊区域，因此还应注意到下列焊缝设计要求： ①规范要求双面连续焊的连接焊缝如下：中桁材与平板龙骨、机器基座与支撑结构、油密水密结构周界、舵机处所有结构、处于冲击区域内的底部和首部结构、扶强材、支柱、横撑材和桁材的支承及端部、螺旋桨上方处，至少为螺旋桨直径的1.5倍的半径区域范围内的所有构件、肘板与邻接桁材或其他结构部件、承受较大剪应力的桁材腹板端部、肘板与舱壁板； ②焊脚高度除了按照规范中的焊接系数进行计算外，还要求不论采用何种焊缝形式和焊接方法，角焊缝的焊脚要≥3mm，但不必超过较簿构件厚度的1.5倍。间断焊缝的焊脚高度一般不大于7mm；③在采用间断焊时，肘板趾端包角长度应不小于连接骨材的高度，且不小于75mm；型材端部特别是端部削斜时，包角的长度应为型材的高度或不小于削斜长度，取大者；各种开孔、切口处端部和相互垂直的连接构件的垂直交叉处，应不小于75mm；间断焊缝连续长度一般不小于15倍板厚或者75mm取小者。 2）在满足建造规范要求的前提下，船厂还根据设计公司要求、多年的生产经验和运营船东的信息反馈加以补充：①舷侧防撞护舷材对应船壳内的纵骨应双面连续焊；②海水压载舱内所有构件的角焊缝应双面连续焊；③上建舱壁对应的甲板下骨材或横梁应双面连续焊；④系泊设备、吊机、艇架、立柱、桅杆与船体连接的结构及附近构件应双面连续焊；⑤甲板上通风筒，注入口，空气管等穿舱件的厚度应不小于其所在船体处的板厚；⑥可能长期附着冷凝水的区域应双面连续焊；⑦所有的角隅圆弧和斜切角处需要双面连续焊；⑧肘板处的焊缝都是双面连续焊；⑨甲板或舱壁开口的周界结构应双面连续焊。 3）特别说明： 铝合金船焊接特性在于铝的易氧化性，低熔点，导热迅速，线性膨胀系数大，高温下强度低且形成低熔点共晶等特性，给焊接工作带来很多困难：①铝及其合金耐腐蚀的原因是基于其在空气中易氧化而产生氧化膜Al2O3，这层致密的氧化膜熔点高达2050℃，密度大于母材不易排出导致在焊接中产生未熔合或夹渣缺陷；②液态的铝可以溶解大量的氢（0.69ml/100g），固态却很少（0.036ml/100g），这样的特性使得焊接过程由液态转化为固态时，氢大量释放无法析出时造成焊缝产生气孔；③铝的线性膨胀系数是铁的一倍，收缩率是铁的两倍，直接导致铝材焊接易产生构件变形；④铝在高温下强度很低，且铝熔融后无明显的颜色变化，焊接时容易焊穿而形成焊接缺陷。 4）铝合金船的焊接及其准备 铝合金的焊接方式一般分为如下几大类：TIG焊（钨极氩弧焊）、MIG焊（熔化极氩弧焊）、摩擦搅拌焊、爆炸焊等。目前我国铝合金船舶制造行业中最常用的焊接方式为MIG焊，MIG焊特点是去膜和熔敷效率高，使用成本较低的氩气做为保护气体。 ①铝合金的焊接准备 焊前处理：由于氧化膜的存在，焊前必须去除焊道内及坡口边缘20mm内的氧化膜，通常采用不锈钢刷打磨方式，钢丝轮应为打磨铝材专用。打磨掉氧化膜后应尽快进行施焊作业，一般应在24小时内完成，如果时限内未能施焊，要在焊接区域贴上真空膜隔绝空气进行保护，否则应重新进行去氧化膜处理。焊接前做好清洁工作，不允许水分、油脂、灰尘或其它污染物存在于焊接区域（必要时采取化学方法清洁）。 ②坡口的制备：根据板厚及焊接工艺的要求进行制备，确保焊接坡口角度和间隙尺寸是保证焊接质量的主要因素。板材端头处应设置引弧板避免起熄弧在船体焊缝上。 ③作业环境：作业要求焊接区域温度在5℃以上，湿度小于80%，风速不大于0.5m/s。当温度较低或者湿度超标时，如仍需进行施焊作业，应采取预热和除湿机除湿等方式改善作业环境。 ④铝合金的焊接操作：在准备工作完成后，按照CCS认可的焊接工艺评定（WPS）调整好电流电压及送丝速度，检查保护气体的种类及余量，就可以开始施焊了。焊接过程中，一般采取左焊法，焊枪喷嘴下端与焊接构件距离掌握在8～15mm之间。 ⑤由于铝材的导热率高，对于厚度达到8mm以上的厚板对接，或者厚度达到16mm以上的结构角接，应进行焊前预热，预热温度为50℃±10℃。为了排除预热时烘枪中氧气乙炔火焰可能带来的不利，预热可以采用风筒热风加热方式。对于需要进行多道焊的厚板焊接，除了预
浅谈铝合金在船舶与海洋工程中的应用 发表时间：2019-04-10T11:41:40.220Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：侯云欢王旭 [导读] 本文在分析铝合金性能的基础上，探讨了其在船舶与海洋工程中的应用情况，希冀能为铝合金在船舶与海洋工程中的进一步优化应用提供一些参考和借鉴。 摘要：铝合金是一种具有导电性、耐腐蚀性、理化性较好且质量比较轻的合金材料，其在船舶与海洋工程中的应用能够极大程度的减轻船体重量，从而实现船舶行驶过程中降低油耗并提高航速等方面的优势，同时其所具备的物理性能较强以及成本相对较低，所以能够便于各种精细化船型的制造而被广泛的应用于船舶与海洋工程中，并取得了非常好的效果。基于此，本文在分析铝合金性能的基础上，探讨了其在船舶与海洋工程中的应用情况，希冀能为铝合金在船舶与海洋工程中的进一步优化应用提供一些参考和借鉴。 关键词：铝合金；船舶；海洋工程；应用 引言：随着现代化船舶与海洋工程领域的加速发展，人们对于海洋工程中铝合金的应用也变得更加深入。众所周知，船舶建造的质量受多方因素影响，而其中材料的选择是对船舶制造质量产生直接影响的关键因素。所以说在材料选择时应当着重考虑其耐腐蚀性及物理性对质量的影响，从而有效的提升船舶建造的质量，并提高船舶行驶速度。铝合金作为一种具有特殊物理性的材料，其自身特性也决定了其能够被广泛的应用于航天航空和船舶制造等领域，并且也在这些领域中发挥出了巨大的推动性作用。 1船舶及海洋工程中所用铝合金的种类分析 与一般的铝合金材料相比较，用在船舶及海洋工程中的铝合金具有更加突出的耐腐蚀性、可塑性、可焊性及强度要求。从种类上来说，在船舶及海洋工程中多选用Al-Mg系合金、Al-Zn-Mg系合金及Al-Mg-Si系合金。在这些铝合金中Al-Mg系合金在舰船制造行业的使用最为普遍，这是由于Al-Zn-Mg系合金与Al-Mg-Si系合金在焊接后强度及耐腐蚀性都会显著降低，用作船体焊接材料存在难以满足船体质量的需要，而Al-Mg系合金则不具有这方面的缺陷。基于上述物理特性，Al-Zn-Mg系合金在船舶及海洋工程中多用于制作焊接后可热处理的构件，Al-Mg-Si系合金则主要用作船体的型材。除了从铝合金的成分构成划分种类之外，船舶及海洋工程中所使用的铝合金从具体用途方面还可以划分为船体结构用铝合金和舾装用铝合金，其中船体结构用铝合金多为5000系铝合金，在不需要长时间接触海水的船体上部则使用耐腐蚀性较差的6000系铝合金。在舰艇等特殊船舶上，船体结构用铝合金多为7000系铝合金，比如说舰艇上的压挤结构和装甲板机结构，不过7000系列合金自身的结构应力不高，不能被应用在船只的下部结构设计中。 2船用铝合金特性 要想更好地了解船用铝合金的特性，首先我们应当去了解与船舶工程密切相关的海洋海水特性，众所周知，海洋中的海水可以说是一种电解质溶液，那么铝合金在海水的浸泡过程中将会受到腐蚀，而且还是电化学腐蚀。从船用铝合金的耐腐蚀性角度来看，合金的耐腐蚀性水平高低主要是由铝合金表面那一层钝化膜来决定的，钝化膜的完好程度越好，合金的耐腐蚀性能力就越高，同时还涉及到了合金钝化膜在破裂以后的自我修复和恢复能力，从物理学角度来看，海水中存在的氯离子会在某种程度上对合金钝化膜进行破坏，使得铝合金浸泡在海水中那一部分结构特性并不是很稳定，非常容易出现合金点烛现象以及一系列的合金缝隙腐蚀问题，从而导致合金晶间腐蚀，合金剥落和应力腐蚀现象的出现。从实践调查中可以发现，海洋海水对5000系列合金的腐蚀性会比较慢，由此可以证明，型号系数越低的铝合金，它们的耐腐蚀性反而越强，所以5000系列合金在船舶与海洋工程中的应用依然十分广泛，合金本身的耐腐蚀性也比较好，基本上很少出现合金结构应力腐蚀的问题。 3铝合金在船舶和海洋工程中的应用分析 3.1铝合金在民用船只制造领域的应用 关于民用船铝合金在船舶与海洋工程中的应用，最早可以从瑞士研发的全铝汽艇进行研究，从此以后，铝合金在民用船舶工程中的应用也得到了人们的重视，特别是对铝合金的耐腐蚀性进行了研究，开始使用抗腐蚀性能较好的6061-T6合金，到上个世纪60年代，对于民用船铝合金的应用更加深入，期间研发成功了AL-Tig焊接技术，针对5486-H32型号的铝合金材料板进行了开发，再到上个世纪80年代，全球铝制品的价格下降，也使得当代民用船舶轻量化结构研究变得更加深入化。 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 在铝合金工作船中，通过对铝合金的应用，能够很好地延长工作船只的使用寿命时间，而且不用对其展开特别精细的功能维护，让工作船可以轻装上阵，加快船体行驶速度，一般来说，铝合金工作船的使用期限可以是几十年，甚至更久，需要尽量减少海水对小型工作船只的腐蚀，防止铝结构老化，因而5000系列和6000系列铝合金对于海水的耐腐蚀性比较好，可以被广泛地应用在工作船只的结构设计中。 3.4铝合金在LNG货船储罐制造领域的应用 由于LNG是一种易燃性较高的危险液体，因此在运输过程中为了保障运输安全，需要采用低温性能较高的金属材料作为储罐的制造材料，并且材料强度及韧性应当较强。由此铝合金作为一种典型的在低温环境中强度更高的金属材料十分适合用作储罐的制造材料。再加之铝合金质量较轻且耐腐蚀性强，更是为LNG的运输提供的更加安全的环境。具体地来说，用作LNG货船储罐制造材料的铝合金主要是5083铝合金，其具有良好的抗疲劳性及低温刚性性能特征，其呈现出突出的技术性特征，目前全球仅有几个公司可以生产出这种特殊的铝合金材料。 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
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
附表3. 国际造船新公约新规范新标准清单表 （2010年起生效和拟生效的新要求）* 序号标准名称生效时间* 2014年1月1日前生效的新要求 1. CCS《钢质海船入级规范》(2012) 2012年7月1日 1.1 CCS《钢质海船入级规范》2013年修改通报2013年7月1日 2. CCS《材料与焊接规范》(2012) 2012年7月1日 2.1 CCS《材料与焊接规范》2013年修改通报2013年7月1日 3. CCS《绿色船舶规范》(2012) 2012年7月1日 4. 《国际航行海船法定检验技术规则》(2008)及 其后续修改通报（2009、2010、2011、2012） 2008年3月1日 5. IMO 国际海上人命安全公约（SOLAS公约）2009 综合文本，及其后续修正案 2010年7月1日* 6. IMO 国际海上人命安全公约（SOLAS公约）2011 年修正案----MSC.317(89) 2013年1月1日 7. 国际海运固体散装货物规则— MSC.318(89) 2013年1月1日 8. 国际救生设备规则2011修正案--MSC.320(89) 2013年1月1日 9. IMO国际防止船舶造成污染公约（MARPOL公约） 2011综合文本，及其后续修正案 2012年2月1日* 10. MARPOL公约2011年修正案—MEPC.202(62)、 MEPC.203(62) 2013年1月1日 11. ILO 2006年海事劳工公约（MLC公约）2013年8月20日 12. IACS统一要求UR W13—钢板和宽扁钢的厚度负 偏差许用值 2013年1月1日 13. IACS统一要求UR W25—船体结构和海上结构用 铝合金 2013年1月1日
船 舶 基 础 知 识 二〇一〇年十一月
目 录 一、概述 二、船舶分类及主要船型介绍 三、船舶组成部分 四、船舶主要技术特征（船舶尺度、船型系数、吨位、载重线等） 五、船舶主要航行性能（浮性、稳性、快速性、抗沉性等） 六、船舶登记、船舶检验、船舶证书、船舶管理 七、船舶建造工艺 八、世界及中国造船情况简介
一、概述 一、船舶的定义 船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业的工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。 二、船舶的发展历程 船舶作为一种水上交通工具，发展至今大约有五千多年历史。从远古的独木舟发展到现代各类船舶，其发展历程如下： （一）以造船材料的发展划分 1.木船时代 19世纪以前，船舶几乎都是木材建造的； 2.铁船时代 19世纪50年代开始进入铁船全盛时期，时间较短，仅二三十年时间； 3.钢船时代 19世纪80年代开始至今（1879年世界上第一艘钢船问世），绝大部分船舶均采用钢材建造。 对于钢制船舶，制造工艺经历了从铆接到焊接的发展。20世纪40年代以前都采用铆接结构，以后部分船舶采用焊接结构，50年代以后基本上都采用焊接结构。 （二）以推进装置的发展划分 1.舟筏 舟筏时代所用的推进工具是木制的桨、橹或竹制的篙。 2.帆船 远在公元前四千年就出现了帆船，15世纪到19世纪中叶为帆船的鼎盛时期，直到19世纪70年代以后逐渐被新兴的蒸汽机船所取代。 3.蒸汽机船 1807年，美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号，时速约为 8公里/小时；1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世，主机功率为58.8千瓦。 4.柴油机船 20世纪初柴油机开始应用于船舶。1903年世界上第一艘柴油机船“万达尔”号在俄国建成。由于柴油机热效率高、经济可靠，因而得到广泛应用，目前世界船队中柴油机船占绝对优势。 5．核动力船 1954年，美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水，1959年，前苏联建成了核动力破冰船“列宁”号，美国核动力商船“萨瓦纳”号下水，功率为14700千瓦。 目前原子能船主要用于军事船舶，如潜艇和航空母舰。在民用船舶中，由于经济上的原因应用较少，没有得到发展。