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摘要：随着人们对铝合金的研究越来越深入，铝合金在船舶和海洋工程领域中的应用日益增多，也彰显了其作为结构材料的突出地位。海洋是21世纪世界政治，经济，军事竞争的制高点，发展海洋为铝合金行业带来巨大的发展空间，也提出了更高的要求。文章首先阐述了铝合金船舶应用，分析了其在海洋工程中的应用，并进一步探讨了关于铝合金焊接控制的相关理论，旨在提高铝合金应用水平，以更好的适应船舶及海洋工程未来发展需要。
关键词：铝合金；船舶；海洋工程；应用
前言：
21世纪以来，全球各国的目光越来越聚焦于海洋。中国的“十二五”规划了海洋发展战略，之后又提出了建设海洋强国的目标，并大力推进海洋装备的设计研发。在此背景下，船舶设计艺术创新也逐渐受到重视。铝合金强度高、质量轻、耐腐蚀性强，被广泛应用在诸多领域，其中在船舶及海洋工程中国的应用优势得以充分显现，极大的推动了船舶及海洋工程的蓬勃发展，因此，加强铝合金在船舶及海洋工程中的应用研究，具有重要的现实意义。
1铝合金船舶应用
铝元素含量丰富，仅次于氧和硅，位列地球中元素含量的第三位。在金属制品中，铝制品是位居铁之后的第二大使用量的金属。金属铝及其合金制品具有耐腐蚀性、无磁性、较高比强度以及导热性好等特点，尤其是铝合金质量轻，载重量大，被广泛应用于航空航天、机械制造、船舶工业以及汽车制造等领域。1891年，瑞士首先用铝材建造了世界上第一艘铝制小船，1954年，日本用全铝材建造了巡视艇。1970年以来DNV的《高速轻型艇规范》认证设计和要求，铝合金已经广泛应用于船舶的制造当中，常见铝及其金属制品是银白色的轻金属，铝合金命名常采取的是四位数字体系牌号。在铝合金船舶设计的选材过程中，重点需要考虑的船舶的结构受载荷和腐蚀环境等因素。
近年来，随着高端铝合金船艇的大量建造，我国的客运交通、休闲旅游、公务执法等领域对于铝合金船艇的市场需求量不断增加，也给造船企业带来了很好的发展机遇。用铝合金建造的船艇能耗少，航速快，尤其是在高速快艇建造中被广泛应用。
船舶中应用的铝合金以Al-Mg-Si系、Al-Mg系型材为主，依据所用的位置，分为上层舾装用铝合金、船体结构用铝合金，其中舾装包括桅杆、舷窗、烟筒、操舵室等，船体结构包括隔壁、肋板、龙骨、船底外板以及船侧等。船舶上层结构中舷窗常用的鋁合金型材为6063铝合金，桅杆、舷梯常使用6063与6061铝合金型材。另外，壁板使用挤压成型的Al-Mg合金，可防止焊接中变形的同时，确保应力分布更加合理。船体结构中Al-Mg系合金应用率较高，其中5454、5052铝合金是制造甲板的主要材料。
2铝合金在海洋工程中的应用及发展
2.1用于搭建海上直升机平台
海上油气开采过程中，海上直升机停机坪是一项基础设施，这一场地主要用于直升机起降，其体积十分庞大，所以，在结构的强度和自身重量的要求方面相对较高，铝合金材料具有质量轻、强度高的特性，因此在海上直升机平台构建中得到了广泛的应用。甲板块与底架是组成海上铝合金直升机停机坪的主要部分，利用带筋板的空腔将上下底板进行连接，灵活的运用力学原理，以及铝合金材料的抗弯性能，不但可以满足直升机的升降需求，并且其自身的重量能够大大的降低。另外，应用铝合金平台具有耐腐蚀性强的有点，在维护的过程中，尤其通过拼接的方式组装，防止焊接作业造成铝合金损伤，促使了寿命周期得以延长。
2.2用于LNG船储存罐设计中
一般而言，海洋油气在运输过程中距离目标区域距离较远，远洋船运是最佳的运输方式之一。海洋油气资源在运输时应当使用LNG存储罐，对专门储存罐在韧性、强度和低温性能方面具有较高的要求。而在低温的条件下，铝合金的强度会相比较常温状态有所提升，而且最佳的制造材料是耐腐性强、质量轻。5083铝合金在LNG储罐制造中的应用较为广泛，特别是上个世纪50-60年代，日本在这方面的制造较多，特别是研制的5083铝合金（160mm厚）在抗疲劳及低温性能方面非常具有优势。
2.3用于船用码头修建中
大家都知道，船舶停靠的重要场地是码头，码头的组成十分复杂，所用的材质在强度、耐腐蚀性、抗疲劳能力方面的要求较高，铝合金可以很好的满足船用码头的要求。6060、6005A铝合金在码头过道、浮桥、跳板等的焊接中得到了运用，5754铝合金用于制造浮坞。生产中能够不进行浮坞和结构的化学或涂漆措施。研究表明，制造码头设备的过程中应用铝合金，在符合船舶停靠需求的基础上，还可以很大程度上延长寿命周期。
2.4应用于开采钻杆中
铝合金钻杆因其具有密度小、重量轻、比强度高、所需回转扭矩小、抗冲击能力强、耐腐蚀性好、与孔壁间摩擦阻力小，在钻机能力一定的情况下，应用铝合金钻杆能够达到钢质钻杆无法达到的井深。目前，铝合金钻杆在石油勘探中已经成功使用，自20世纪60年代以来，铝合金钻杆在苏联地区得到广泛应用，在苏联地区采用铝合金钻杆钻进进尺达到总进尺的70-75%。在海洋钻井平台中，结合铝合金耐海水腐蚀这一优势，高性能铝合金钻杆在海洋工程中有很大的应用前景。
3铝合金应用于船舶与海洋工程中的焊接控制
在利用铝合金材料造船时，经常在焊接过程中发生铝合金变形的现象，铝合金本身的金属特性有硬度小、导热系数大、热膨胀系数大的特点，这对于铝合金焊接来讲，容易出现幅度较大的材料变形，这对铝合金船体结构来讲，会带来巨大的安全隐患。另外，在对铝合金船体进行焊接时，还需要对铝合金材料进行辊轧、成型、剪切、切割等工艺，这些工艺增加铝合金材料的应力。而在焊接的过程中，焊接产生的热量会消除以上工艺所产生的应力，这就导致了铝合金材料发生变形的现象。最常出现的在焊接时铝合金变形形状为波浪变形，或者是局部出现凹处，通常情况下，铝合金材料焊接时发生的变形是相同结构钢材料两倍，这主要因为它的弹性模数以及热膨胀系数所导致的。
为了防止在焊接过程出现变形，给铝合金焊接营造一个好的条件，就需要对船体的装配精度进行提高，在装配过程中要实现设计出合理的装配顺序，尽量减少在装配过程中出现问题，导致焊接出现变形。另外，还需要增加船只的刚度，为铝合金焊接打好基础。
为了保证铝合金船体在焊接过程中不发生变形现象，焊接负责人员需要在铝合金材料进行焊接前，对焊接参数进行合理的设计。铝合金材料焊接参数主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度等，对于这些参数，每一个设计好后，施工人员在施工时都需要按照已经设计好的方法进行施工，这样才能保证铝合金船体顺利完成焊接。
在变形已经产生的状况下，可以使用加热法来对变形部分进行校正，但在加热的过程中，要注意热量温度。另外在校正时应当先采用粗校，然后再对变形部分总体进行校平，进行粗校是应当从变形最为严重的地方开始，这样可以有效防止因校正不当出现更严重的变形。但是需要注意一点，铝合金变形校正属于最后的应急措施，且铝合金变形校正技术还存在许多问题，所以铝合金船体在焊接过程中还需要提前做好预防措施，尽量不要出现变形现象。
结语：
综上所述，把铝合金材质应用于船舶制造以及海洋工程中，可提升使用性能和附加值，增强企业竞争力，促进船舶制造业的发展，因此。相关研究人员需要进一步加大铝合金船舶的关注和研究，逐步提升中国海洋装备的建造水平，以加快海洋大国的建设进程。
参考文献：
[1]聂德键，罗铭强，陈文泗，罗伟浩，梁世斌.交通运输用铝合金材料研究进展[J].有色金属加工，2016，45（05）：15-18+56.
关键词：铝合金；船舶；海洋工程；应用
前言：
21世纪以来，全球各国的目光越来越聚焦于海洋。中国的“十二五”规划了海洋发展战略，之后又提出了建设海洋强国的目标，并大力推进海洋装备的设计研发。在此背景下，船舶设计艺术创新也逐渐受到重视。铝合金强度高、质量轻、耐腐蚀性强，被广泛应用在诸多领域，其中在船舶及海洋工程中国的应用优势得以充分显现，极大的推动了船舶及海洋工程的蓬勃发展，因此，加强铝合金在船舶及海洋工程中的应用研究，具有重要的现实意义。
1铝合金船舶应用
铝元素含量丰富，仅次于氧和硅，位列地球中元素含量的第三位。在金属制品中，铝制品是位居铁之后的第二大使用量的金属。金属铝及其合金制品具有耐腐蚀性、无磁性、较高比强度以及导热性好等特点，尤其是铝合金质量轻，载重量大，被广泛应用于航空航天、机械制造、船舶工业以及汽车制造等领域。1891年，瑞士首先用铝材建造了世界上第一艘铝制小船，1954年，日本用全铝材建造了巡视艇。1970年以来DNV的《高速轻型艇规范》认证设计和要求，铝合金已经广泛应用于船舶的制造当中，常见铝及其金属制品是银白色的轻金属，铝合金命名常采取的是四位数字体系牌号。在铝合金船舶设计的选材过程中，重点需要考虑的船舶的结构受载荷和腐蚀环境等因素。
近年来，随着高端铝合金船艇的大量建造，我国的客运交通、休闲旅游、公务执法等领域对于铝合金船艇的市场需求量不断增加，也给造船企业带来了很好的发展机遇。用铝合金建造的船艇能耗少，航速快，尤其是在高速快艇建造中被广泛应用。
船舶中应用的铝合金以Al-Mg-Si系、Al-Mg系型材为主，依据所用的位置，分为上层舾装用铝合金、船体结构用铝合金，其中舾装包括桅杆、舷窗、烟筒、操舵室等，船体结构包括隔壁、肋板、龙骨、船底外板以及船侧等。船舶上层结构中舷窗常用的鋁合金型材为6063铝合金，桅杆、舷梯常使用6063与6061铝合金型材。另外，壁板使用挤压成型的Al-Mg合金，可防止焊接中变形的同时，确保应力分布更加合理。船体结构中Al-Mg系合金应用率较高，其中5454、5052铝合金是制造甲板的主要材料。
2铝合金在海洋工程中的应用及发展
2.1用于搭建海上直升机平台
海上油气开采过程中，海上直升机停机坪是一项基础设施，这一场地主要用于直升机起降，其体积十分庞大，所以，在结构的强度和自身重量的要求方面相对较高，铝合金材料具有质量轻、强度高的特性，因此在海上直升机平台构建中得到了广泛的应用。甲板块与底架是组成海上铝合金直升机停机坪的主要部分，利用带筋板的空腔将上下底板进行连接，灵活的运用力学原理，以及铝合金材料的抗弯性能，不但可以满足直升机的升降需求，并且其自身的重量能够大大的降低。另外，应用铝合金平台具有耐腐蚀性强的有点，在维护的过程中，尤其通过拼接的方式组装，防止焊接作业造成铝合金损伤，促使了寿命周期得以延长。
2.2用于LNG船储存罐设计中
一般而言，海洋油气在运输过程中距离目标区域距离较远，远洋船运是最佳的运输方式之一。海洋油气资源在运输时应当使用LNG存储罐，对专门储存罐在韧性、强度和低温性能方面具有较高的要求。而在低温的条件下，铝合金的强度会相比较常温状态有所提升，而且最佳的制造材料是耐腐性强、质量轻。5083铝合金在LNG储罐制造中的应用较为广泛，特别是上个世纪50-60年代，日本在这方面的制造较多，特别是研制的5083铝合金（160mm厚）在抗疲劳及低温性能方面非常具有优势。
2.3用于船用码头修建中
大家都知道，船舶停靠的重要场地是码头，码头的组成十分复杂，所用的材质在强度、耐腐蚀性、抗疲劳能力方面的要求较高，铝合金可以很好的满足船用码头的要求。6060、6005A铝合金在码头过道、浮桥、跳板等的焊接中得到了运用，5754铝合金用于制造浮坞。生产中能够不进行浮坞和结构的化学或涂漆措施。研究表明，制造码头设备的过程中应用铝合金，在符合船舶停靠需求的基础上，还可以很大程度上延长寿命周期。
2.4应用于开采钻杆中
铝合金钻杆因其具有密度小、重量轻、比强度高、所需回转扭矩小、抗冲击能力强、耐腐蚀性好、与孔壁间摩擦阻力小，在钻机能力一定的情况下，应用铝合金钻杆能够达到钢质钻杆无法达到的井深。目前，铝合金钻杆在石油勘探中已经成功使用，自20世纪60年代以来，铝合金钻杆在苏联地区得到广泛应用，在苏联地区采用铝合金钻杆钻进进尺达到总进尺的70-75%。在海洋钻井平台中，结合铝合金耐海水腐蚀这一优势，高性能铝合金钻杆在海洋工程中有很大的应用前景。
3铝合金应用于船舶与海洋工程中的焊接控制
在利用铝合金材料造船时，经常在焊接过程中发生铝合金变形的现象，铝合金本身的金属特性有硬度小、导热系数大、热膨胀系数大的特点，这对于铝合金焊接来讲，容易出现幅度较大的材料变形，这对铝合金船体结构来讲，会带来巨大的安全隐患。另外，在对铝合金船体进行焊接时，还需要对铝合金材料进行辊轧、成型、剪切、切割等工艺，这些工艺增加铝合金材料的应力。而在焊接的过程中，焊接产生的热量会消除以上工艺所产生的应力，这就导致了铝合金材料发生变形的现象。最常出现的在焊接时铝合金变形形状为波浪变形，或者是局部出现凹处，通常情况下，铝合金材料焊接时发生的变形是相同结构钢材料两倍，这主要因为它的弹性模数以及热膨胀系数所导致的。
为了防止在焊接过程出现变形，给铝合金焊接营造一个好的条件，就需要对船体的装配精度进行提高，在装配过程中要实现设计出合理的装配顺序，尽量减少在装配过程中出现问题，导致焊接出现变形。另外，还需要增加船只的刚度，为铝合金焊接打好基础。
为了保证铝合金船体在焊接过程中不发生变形现象，焊接负责人员需要在铝合金材料进行焊接前，对焊接参数进行合理的设计。铝合金材料焊接参数主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度等，对于这些参数，每一个设计好后，施工人员在施工时都需要按照已经设计好的方法进行施工，这样才能保证铝合金船体顺利完成焊接。
在变形已经产生的状况下，可以使用加热法来对变形部分进行校正，但在加热的过程中，要注意热量温度。另外在校正时应当先采用粗校，然后再对变形部分总体进行校平，进行粗校是应当从变形最为严重的地方开始，这样可以有效防止因校正不当出现更严重的变形。但是需要注意一点，铝合金变形校正属于最后的应急措施，且铝合金变形校正技术还存在许多问题，所以铝合金船体在焊接过程中还需要提前做好预防措施，尽量不要出现变形现象。
结语：
综上所述，把铝合金材质应用于船舶制造以及海洋工程中，可提升使用性能和附加值，增强企业竞争力，促进船舶制造业的发展，因此。相关研究人员需要进一步加大铝合金船舶的关注和研究，逐步提升中国海洋装备的建造水平，以加快海洋大国的建设进程。
参考文献：
[1]聂德键，罗铭强，陈文泗，罗伟浩，梁世斌.交通运输用铝合金材料研究进展[J].有色金属加工，2016，45（05）：15-18+56.