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铝材应是打造海洋牧场上层建筑主导材料

2022-10-28 13:05:03 厦门天研仪器有限公司 阅读 120

海洋牧场是一种漂浮在近海水面上的人工养殖海洋生物的平台。中国建造的海洋牧场“耕海1号”二期工程项目主体平台已于今年4月10日在山东省烟台市顺利下水,并完成了倾斜试验。“耕海1号”海洋牧场综合体平台位于山东省烟台市渔人码头以东海域,将渔业养殖、海上旅游、科技研发等功能相结合于一体,以科技创新提升渔业养殖效率,实现海洋渔业转型升级。据介绍,“耕海1号”设计先进,配备自动投喂、环境监测、船舶防撞等系统及无人船,水下巡检机器人等技术设备,可实现生产全过程智能化控制。


笔者认为,在建造海洋牧场用的金属材料中,上层建筑和内部结构的75%以上都应用铝材,因为铝材的密度小,可以大大降低结构的自身质量,同时铝材对海水及海洋气氛有很强的抗腐蚀性能,可以说,海洋牧场应是全铝的。所谓全铝的,并不是说所有的结构件都是用铝或铝合金制造,而是在满足技术性能要求和确保安全与环保的前提下,凡是可用铝或铝合金制造的工件都应是铝或是铝合金的。


铝合金的腐蚀比纯铝严重,但也有少数例外,铝及铝合金在空气、酸、水中的抗蚀性按递降次序排列如下:Al、AI-Mn合金、Al-MG合金、Al-Mg-Si合金、Al-Si合金、Al-Zn-Mg合金、Al-Zn-Mg-Cu合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Cu合金。在碱性溶液与海水中的递降排序是:Al-Mg合金、Al、Al-Mn合金、Al-Mg-Si合金、Al-Zn-Mg合金、Al-Si合金、Al-Zn-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg合金、AI-Cu合金。应注意的是,只有当对剥落腐蚀、晶间腐蚀或应力腐蚀开裂敏感性的合金经过热处理,除掉这些敏感性后,上述抗蚀性排列顺序才能成立。同时,上述排列只是一个大致的次序,在特殊情况下,可能有某些变动。包铝材料的抗蚀性比包铝层的仅稍差一些,例如用纯铝包覆的AI-Cu合金的抗蚀性与AI-Mn合金的相等甚至更好一点。


由以上的介绍可见,Al-Mg系合金即5XXX(5000)系铝合金是制造海洋装备最佳的金属材料,因为它们既有最高的抗海洋环境腐蚀的良好特性,又是铝合金中密度最低的材料,对于降低像“耕海1号”海洋牧场综合体平台之类产品的自身质量减轻极为有利。由于AI-Mg系的抗蚀性很高,铝合金平台在生命周期(30年)内终身不需要维护,而用钢材制造则每隔三五年就得维护一次,否则就会锈迹斑斑。


在美国铝业协会公司(AA)注册的105个常用AI-Mg合金中,笔者建议用5182、5454、5083、5086、5052合金最好,因为它们有最好的综合性能。制造这类海洋装备所需的铝合金目前我国都能批量生产,而且质量上乘,价格合理。