Chọn loại nhôm phù hợp để đóng thuyền: 5083, 6061 và 5456

Nhôm đã trở thành vật liệu thân tàu mặc định cho máy bào, thuyền làm việc, thuyền thí điểm, tàu hai thân và tàu chở khách nội địa vì nó kết hợp tỷ lệ độ bền-trên-trọng lượng cao với tuổi thọ sử dụng được tính bằng nhiều thập kỷ. Điều phức tạp là môi trường biển sẽ nhanh chóng trừng phạt việc lựa chọn hợp kim sai, do đó việc lựa chọn cấp độ phải tuân theo vị trí của từng thành phần chứ không phải một thông số kỹ thuật chung.

Nhóm hợp kim hàng hải: Dòng 5xxx và 6xxx

Hai gia đình hợp kim làm công việc. Dòng 5xxx, được hợp kim chủ yếu với magie, mang lại sự kết hợp tốt nhất giữa khả năng chống ăn mòn nước mặn và khả năng hàn, đó là lý do tại sao nó chiếm ưu thế ở lớp mạ thân và đáy. Dòng 6xxx, được hợp kim với magiê và silicon, mang lại độ bền cao hơn và khả năng ép đùn tốt hơn, khiến nó trở thành sự lựa chọn tự nhiên cho sàn, cấu trúc thượng tầng, khung và ép đùn.

Trong nhóm 5xxx, 5083 đã trở thành hợp kim thân tàu tham chiếu. Được cung cấp thường xuyên nhất ở dạng nhiệt độ H116, được phát triển đặc biệt để chống lại sự tấn công giữa các hạt trong nước biển, nó kết hợp độ bền tốt với đặc tính hàn tuyệt vời. Khi cần khả năng chống sứt mẻ cao hơn, 5456 cung cấp nhiều hơn cả hai, nhưng phải trả giá bằng kỷ luật hàn chặt chẽ hơn.

Chống ăn mòn trong dịch vụ nước mặn

Hành vi ăn mòn được kiểm soát bằng hóa học và bằng nhiệt độ. 5083 được tạo ra với hàm lượng sắt được giữ ở mức tối đa 0,40% và đồng ở mức tối đa 0,10%, giúp hạn chế sự hình thành các pha catốt gây ra hiện tượng rỗ và tấn công điện. Nhiệt độ H116 ổn định hơn nữa cấu trúc vi mô chống lại sự nhạy cảm trong quá trình hàn, do đó tấm không phát triển mạng lưới anốt liên tục dọc theo ranh giới hạt.

Hai dạng lỗi đáng được chú ý trong quá trình thiết kế hơn là sau khi ra mắt:

Ăn mòn điện tại các mối nối kim loại khác nhau, đặc biệt là các ốc vít bằng thép không gỉ trong kết cấu nhôm. Vòng đệm cách ly, ống bọc và chất bịt kín là bắt buộc, không phải là tùy chọn.

Ăn mòn kẽ hở ở các vùng ẩm ướt ứ đọng như khoang đáy tàu, dưới các phụ kiện trên boong và phía sau các giá đỡ thoát nước kém, nơi khả năng tiếp cận oxy bị hạn chế.

Hệ thống anodising và lớp phủ kéo dài tuổi thọ hơn nữa. Lớp anốt 25 µm trên các bộ phận hở có thể tăng gấp đôi tuổi thọ sử dụng trong môi trường biển khắc nghiệt, trong khi hợp kim 6xxx được sử dụng trên mực nước thường cần hệ thống epoxy để ngăn ngừa rỗ.

Lựa chọn cường độ, độ dày và hợp kim theo vị trí

Lưu ý sự đảo ngược thực tế trong bảng này: 6061-T6 có độ bền chảy cao nhất trong số các hợp kim được liệt kê, tuy nhiên nó không được sử dụng để mạ thân tàu. Sức mạnh không phải là yếu tố hạn chế dưới mực nước; khả năng chống ăn mòn bền vững và tính toàn vẹn của mối hàn.

Chế tạo, hàn và bảo vệ bề mặt

Lựa chọn chất độn: Chất độn 5356 là tiêu chuẩn cho mối hàn thân tàu 5083 và 5086, trong đó chất độn 5556 được sử dụng khi cần có-độ bền mối hàn cao hơn.

Kiểm soát độ biến dạng: nhôm dẫn nhiệt nhanh hơn khoảng năm lần so với thép, do đó, các hạt thép, trình tự hàn cân bằng và chất làm cứng là rất cần thiết để giữ sự cân bằng trong các tấm lớn.

Bề mặt-không trơn trượt: tấm 5083 có hoa văn hoặc dập nổi được sử dụng cho bề mặt đi lại, mang lại độ bám mà không có lớp phủ có thể bong tróc.

Hệ thống sơn: lớp sơn lót tương thích với nhôm đã được phê duyệt-có lớp chống hà bên dưới mực nước và hệ thống epoxy hoặc polyurethane phía trên.

Kiểm tra: kiểm tra thường xuyên nên tập trung vào các điểm ăn mòn kẽ hở, chân mối hàn và tình trạng cách ly điện tại mỗi điểm cố định bằng thép không gỉ.

Chi phí so với tuổi thọ dịch vụ

Tấm hàng hải-thường có giá cao hơn 20-30% so với nhôm thương mại tiêu chuẩn. Phí bảo hiểm được thu hồi theo hai cách. Đầu tiên, thân tàu-cao cấp có thể được chế tạo từ loại thân tàu có kích thước mỏng hơn một chút so với loại thay thế cấp-thấp hơn trong khi vẫn đáp ứng cùng yêu cầu về kết cấu, giúp bù đắp một phần chi phí vật liệu. Thứ hai, việc sửa chữa liên quan đến ăn mòn trên một thân tàu được đóng không đúng loại sẽ đắt hơn nhiều so với chi phí vật liệu ban đầu và thường xảy ra vào khoảng thời gian đáng lẽ tàu phải kiếm được doanh thu. Đối với công việc phân loại, tấm thường được đặt hàng theo tiêu chuẩn ASTM B928 đối với các sản phẩm biển có hàm lượng magie cao hoặc theo tiêu chuẩn ASTM B209 khi áp dụng dung sai chung của tấm.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Hợp kim nhôm nào tốt nhất cho thân thuyền?
5083 ở nhiệt độ H116 là lựa chọn quen thuộc cho lớp mạ thân và đáy vì nó kết hợp hàm lượng magie cao, khả năng chống ăn mòn của nước biển và khả năng hàn đáng tin cậy. 5456-H116 được sử dụng khi cần khả năng chống va đập cao hơn.

Hỏi: Tại sao 6061-T6 được sử dụng phía trên mực nước thay vì 5083?
6061-T6 cho cường độ năng suất cao hơn và ép đùn thành các cấu trúc phức tạp, phù hợp với dầm sàn và khung cấu trúc thượng tầng. Hiệu suất ăn mòn của nó là đủ trên mặt nước khi bề mặt được phủ.

Hỏi: Lớp mạ thân tàu phải dày bao nhiêu?
4-8 mm của 5083-H116 là điển hình cho việc bào thân tàu và thuyền làm việc trong phạm vi kích thước thường được chế tạo từ tấm nhôm, với 3-6 mm trên mực nước và các phần nặng hơn ở mũi tàu và vùng va chạm.

Hỏi: Làm thế nào để ngăn chặn sự ăn mòn điện trên thuyền nhôm?
Bằng cách cách ly mọi phụ kiện bằng thép không gỉ hoặc đồng bằng vòng đệm, ống bọc và chất bịt kín cách điện, bằng cách giữ cho các kim loại khác nhau không bị đọng nước và bằng cách duy trì lớp phủ và hệ thống bảo vệ anốt.

Hỏi: Anodizing có giúp ích cho các thành phần nhôm hàng hải không?
Đúng. Lớp anốt 25 µm có thể tăng gấp đôi tuổi thọ của các phụ kiện tiếp xúc trong môi trường biển khắc nghiệt và các thành phần 6xxx cũng thường có lớp phủ epoxy để ngăn ngừa rỗ.

Hỏi: Nhôm hàng hải{0}}có đáng để trả thêm chi phí không?
Tấm cấp hàng hải có giá cao hơn 20-30% so với vật liệu tiêu chuẩn, nhưng các thước đo mỏng hơn vẫn có thể chấp nhận được về mặt kết cấu và chi phí sửa chữa do ăn mòn thấp hơn nhiều, do đó phí bảo hiểm thường được thu hồi trong suốt vòng đời của tàu.