铝及铝合金具有较低的密度、良好的力学性能、加工性能、导热性、导电性以及耐蚀性,因此在船舶及船用设备领域中的应用日趋广泛,对减轻船体结构质量、提高航行速度和耐海水腐蚀能力、减少能耗等方面有着重要作用。耐蚀性能是影响铝合金海洋环境中应用的重要指标之一,铝合金在海洋环境中的腐蚀以点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀等局部腐蚀为主。铝合金的腐蚀因其化学成分不同、海水环境因素不同而有较大的差异。积累铝合金在不同海域的腐蚀数据,研究其在海洋环境下的腐蚀行为和规律,对于指导铝合金在船舶及船用设备领域中的科学选材及合理应用有着重要意义。
1 铝合金的应用
铝及铝合金在造船工业应用越来越广,小到舢板、汽艇,大到万吨巨轮,从民用到军用,从高速气垫船到深水潜艇,从渔船到海洋采矿船,都在采用性能良好的铝合金材料作为船壳体、上层结构、各种设施、管路以及用具等。
1.1 在船体结构上的应用
船舶用铝合金主要有Al-Cu,Al-Mg 和Al-Si 系铝合金。1892 年法国采用Al-Cu 系合金建造了第一艘12.2 m 长的海上全铝汽艇。Al-Cu 系铝合金在俄罗斯及我国早期船舶上得到较多应用,俄罗斯目前已有各种类型的铝合金高速艇船约1000 艘,其使用较多的快艇壳体材料是Al-Cu 系铝合金2A90,2A80,2A14。
由于Al-Cu 系合金抗腐蚀性不佳,因此限制了其在造船领域中的应用。20 世纪60 年代初,我国以2024 铝合金做船体材料,用于水翼快艇的成批建造[6]。在船舶壳体结构上用Al-Mg 系铝合金主要是5083,5086,5456,5466 等,它们有较好的耐腐蚀性能、力学性能和焊接性能。1966—1971 年美国建成14 艘“阿希维尔”级高速炮艇,这是第一批全铝军舰,主甲板和船底板为1217 mm 厚的5086-H32 铝合金,型材用5086-H112 铝合金,全艇共用了71 t 铝材,全部用氩弧焊焊接。1981 年美国波音公司船舶系统建造了6 艘铝船体水翼导弹巡逻艇,采用5456 铝合金焊接结构。2012 年,美国Austal US 公司建造了首批“警惕”号全铝双体高速运输舰,采用美国铝业公司提供的5083 铝合金板。我国最新快船的壳体主体材料采用5083 铝合金。另外美国海军第一艘弹道导弹驱逐舰“杜威”号的上层建筑中应用的811.30 t 铝合金中大部分