03.20 工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

近年來,中國在南海問題中表現出來的強硬態度,意味著未來中國將會在南中國海展開更多的經濟甚至軍事行動保障自身的利益。而要在海上進行活動,船隻是必不可少,無疑未來將有更多的船隻將會下水,行駛在中國的最南端,對於工業鋁型材船體的需求也將變得相當旺盛。

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

▲2017年4月26日,國產航母成功下水

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

▲國內自主研發設計的遊輪

工業鋁用於造船

從1891年以來,工業鋁型材用於造船業已有近百年的歷史。隨著國內外造船業的高速發展,船舶的輕量化正日益被重視。由於工業鋁材的密度低,強度高,耐腐蝕性強,十分適合海洋的惡劣使用環境。而且工業鋁材的加工成本較低,因而使用工業鋁材製造船舶更具有經濟性。從船舶設計者的角度來看,使用工業鋁型材製造的船舶在同等動力條件下能有更快的速度,並且還具有更長的使用壽命。因而船舶用工業鋁型材在近年來技術突飛猛進,併為大量鋁材提供了廣闊的市場。

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

▲國內鋁合金引航交通艇項目

去年,叢林集團與上港集團合作的鋁合金引航交通艇正式開工,此次開工建造的引航艇是國內設計製造的首艘噴泵式鋁合金引航艇,隨著項目開工,也標誌著以叢林鋁業為首的國內船舶工業鋁加工企業為我國乃至國際引航事業開啟了新高度。

工業鋁用於造船

四大優勢

優良的焊接性能

焊接對比鉚接有著更明顯的優點,因為在造船中不能通過重新熱處理的方法恢復因焊接而失去的性能,而工業鋁型材具有良好的焊接抗裂性,且焊後焊接接頭性能相差不大,因而十分利於造船焊接使用。

優異的耐腐蝕性能

鋁接觸空氣後會在其表面形成一層緻密,堅固的氧化鋁薄膜,能很好地抵禦海水內各元素的侵蝕。再加上陽極氧化技術,工業鋁型材在海水中能保持一種非常穩定的形態。

密度低,輕盈

鋁的密度只相當於鐵的三分之一,在同等船身大小的前提下,工業鋁型材船體會帶來更輕的質量,大大有利於船舶的最高速度提升以及燃油經濟性,從而在同等油量下獲得更長的續航里程。

良好的冷、熱成型性能

艦船在建造過程中要經受冷加工(如折邊、卷邊、輥彎、衝壓等)和熱加工(如熱彎、火工矯形等)。所以要求船用鋁合金易於加工成型,加工時不產生裂紋等缺陷,加工後仍能滿足強度、耐蝕性等性能要求。

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▲海事緊急救助艇

工業鋁用於造船

應用領域

航空母艦

航空母艦是一個體積巨大但又建造精良的機動性海上作戰平臺,因而對航母重量的控制是相當重要的。工業鋁型材在航空母艦上的應用部分,大到部分起飛和降落甲板,小到一些艙室裝飾和廚房設備。保守估計國外每艘航空母艦的工業鋁型材用量大概在1000噸左右,並早在1961年服役的美國“企業”號航空母艦上便有采用。

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快艇及高速船

這類船隻對速度有著較高要求,在動力保持原有條件的情況下,減輕重量無疑對速度提升有巨大幫助。此外,長期在海上航行要求材料具有良好的耐腐蝕性能和可焊性。我國早在1988年就用5A01合金板材、型材、鍛件和焊絲建造了“飛魚”號水翼艇,建造中採用了半自動化融化極脈衝氬弧焊和鋼製迴轉胎架-拉馬設備。

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工作船

鋁製船身不需太多的維護。經久耐用且行駛速度較快,令海洋業從業者更加經濟實惠地使用船隻,並提高工作效率。大量事實證明,任何鋁製小船隻都能使用幾十年,退役的原因往往只是技術過時的緣故,因而該船體正逐漸獲得大眾的認可。

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LNG(液化天然氣)貨船

LNG( 液化天然氣) 可代替石油作能源, 在石油發生危機時, 對它的需要將變得更迫切。LNG 是把天然氣在低於- 162℃的低溫下液化而成的, 因此在LNG 的貯藏和運輸中需要低溫性能好的金屬。一般使用鋁合金、鎳鋼和不鏽鋼, 而鋁合金具有良好的耐海水腐蝕性能, 因而都傾向使用重量輕和焊接性能好的鋁合金。建造 LNG 貨船主要有兩大技術: 隔板( 膜片) 或Moss- Rosenberg。Moss- Rosenberg 型船隻的特徵是有較大的球形儲罐( 每隻船至少 5 個), 它們是由較寬的鋁鎂合金板材製成的, 採用一種特殊的高電流氣態金屬焊接工藝將其焊接在一起。

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工業鋁用於造船

應用方面的優勢

鋁合金具有比重和彈性模量小、耐腐蝕、可焊接、易加工、無磁性和低溫性能好等特點, 用於船舶中具有如下優點:

☞☞ 由於其比重小, 因而可減輕船重, 可減小發動機單機容量, 可增加速度; 可減少燃料耗費, 節約燃油; 可以改善船的長寬比, 增加穩定性, 使船易於操縱; 還可以增加載重量, 獲得額外利潤。

☞☞ 由於抗腐蝕性能好, 能減少塗油等維修費用, 可延長使用年限(通常在 20 年以上)。

☞☞ 加工成形性能好, 易於進行切割、衝壓、冷彎、成形和切削等各種形式的加工, 適合船體的流線化; 可擠壓出大型寬幅薄壁型材, 減少焊縫數和使船體結構合理化和輕量化。

☞☞ 焊接性能好, 能較容易地進行焊接。

☞☞ 彈性模量小, 吸收衝擊應力的能力大, 有較大的安全性。

☞☞ 鋁廢料容易回收, 可以循環使用。

☞☞ 無低溫脆性, 最適合做低溫設備。

☞☞ 由於非磁性, 羅盤不受影響; 全鋁船可以避免水雷攻擊, 適合作掃雷艇。

☞☞ 沒有蟲害和乾燥變形; 不燃燒, 遇火災較安全。

工業鋁用於造船

與發達國家差距

鋁材料雖然對船舶運輸實現輕量化具有重要意義,但也存在價格高的缺陷,妨礙了其推廣使用。特別是在船舶交通運輸工具結構件使用方面,如果相同部件使用鋁合金材料的價格是鋼鐵材料的3倍以上,船舶運輸工具需要連續化、規模化生產製造才能有效控制生產成本,對原材料價格的穩定有較高要求。


鋁合金在船舶運輸領域的應用已經展開,但仍存在一些技術問題,影響鋁材料的推廣使用。其中比較突出的主要是鋁板與鋼板的焊接技術和船體鋁合金材料的耐腐蝕性問題,船舶用大型、大斷面、複雜斷面的鋁合金型材擠壓也需要進一步完善。

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▲輪船鋁合金門框

工業鋁用於造船

我國在全球佔比

中國船舶製造業在全球市場上所佔的比重正在明顯上升,中國已經成為全球重要的造船中心之一。而國際製造業的產業轉移趨勢是中國船舶製造業發展面臨的最大機遇。2007年經濟規模快速增長造船、修船和船舶配套業實現全面增長,全國規模以上1059家船舶工業企業完成工業總產值2563億元,工業增加值683億元比上年分別增長53%和70%。主營業務收入突破200億元,增長60%以上。2007年1~11月全國規模以上船舶工業企業利潤總額185億元比上年同期增加78.5億元,同比增長136%。船舶運輸業經過一輪快速發展,我國將擺脫國外生產技術使用對鋁合金的限制,儘量多采用鋁合金材料作為船舶的船體及上層建築材料,鋁材在船舶運輸領域應用潛力會更大。

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▲ 正在焊接的鋁合金雙體船

工業鋁用於造船

國內領軍企業

船舶的輕量化與高性能化是其發展趨勢,工業鋁型材一定會在船艇領域發揮獨特優勢,在船艇製造領域的推廣運用發揮極大的作用。

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

作為中國製造業500強的叢林集團(中國工業鋁型材主要生產基地)與擁有40年鋁合金船舶設計、建造歷史的芬蘭Kewatec組建的合資企業,總投資額1億元。作為叢林集團鋁合金高端裝備製造骨幹企業,專注於鋁合金船舶的設計、研發與製造。早在2006年末,叢林集團首次為世界上規模最大的海洋油汙清理公司芬蘭某公司研製成功了鋁製工作艇;2008年,山東煙臺首艘防傾覆軍用全鋁登陸艇出口軍用;由中船重工七零一所設計國內最大型全鋁合金穿浪雙體工作船“東遠01”在09年3月下水......

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

山東叢林凱瓦鋁合金船舶有限公司依託叢林集團雄厚的鋁型材生產和深加工實力,引進歐洲先進的船舶設計技術和理念,可自主設計、建造40米以下鋁合金船舶。公司年產各類鋁合金船舶400餘艘,主要產品涵蓋鋁合金引航船、工作船、消防船、公務執法船、高速客船、溢油回收船、休閒船等,開發出的鋁合金船舶具有安全、高效、舒適、環保等特點。產品實現了專業化、系列化、高端化、國際化,已成為國內發展最快、最具競爭力的鋁合金船舶研發製造企業。

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

開發超大船體輕量化設計技術、船體超大分段製造工藝和精度控制技術、船體焊接及船用大型曲軸鍛件等技術,是船體設計建造技術的重點。尤其工業鋁部件的設計及加工在船體中起到舉足輕重的作用。

派克機器專業研發用於船舶鋁部件的加工設備,在業內率先實現機器與機器人結合作業,使“工業4.0”概念具體化。

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

工業鋁加工又迎來大領域——船舶用鋁

▲派克機器用於船體鋁部件加工的龍門加工中心

工業鋁用於造船

揚帆遠航

我國擁有18000多公里的海岸線,在海洋資源豐富的同時,也給海防帶來了不小的困難,南海問題的日趨尖銳正提醒我們加強海防的重要性。可以遇見的是,隨著經濟的發展和周邊海域局勢的風雲變幻,我國周邊的海洋活動將日漸增多,用於貿易或軍事的船隻將更多地被投入到海上,因而工業鋁型材船體憑藉其無可比擬的優勢,未來的商業前景更是廣闊無限。

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讓更多船舶中國造!

讓中國智造船舶揚帆遠航,走向世界!


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