造船用アルミニウム合金
アルミニウム合金は、優れた強度重量比、耐食性、および製造の容易さにより、造船分野で非常に人気を得ています。特に性能と耐久性が重要な海洋産業では、適切なアルミニウム合金を選択することで、船舶の効率、メンテナンスコスト、全体的な安全性に大きな違いをもたらすことができます。
造船においてアルミニウム合金が選ばれる理由
アルミニウム合金は重要な物理的特性と機械的特性を兼ね備えており、海洋構造物に最適な選択肢となります。軽量であるため、船全体の排水量が減少し、燃料効率が向上すると同時に積載量が増加します。さらに、アルミニウムの耐腐食性、特に海水環境での耐腐食性により、船舶の寿命が延び、維持頻度が減少します。熱伝導性、優れた溶接性、非磁性特性により利点がさらに高まり、アルミニウムは現代の船舶設計に不可欠なものとなっています。
船舶におけるアルミニウム合金の代表的な用途
- 船体の構造巡視船、旅客フェリー、海軍艦艇では、船体の軽量化が速度と敏捷性の向上につながります。
- 上部構造アルミニウムが上面の重量を減らし、重心を下げるさまざまな船舶で使用されています。
- デッキとボートの付属品、衛星ドーム、ハッチ、隔壁など。
- 高速フェリーと小型船パフォーマンス向上のための厳しい重量要求が特徴です。
- 貨物室と保管場所アルミニウムが耐久性を確保しながらメンテナンスを容易にする領域。
パラメータと合金グレード
造船用に最も一般的に使用されるアルミニウム合金は、5xxx、6xxx、および 7xxx シリーズに属します。ただし、海洋産業では、強度、靱性、耐食性の最適なバランスにより、主に 5xxx および一部の 6xxx シリーズが好まれています。
代表的な船舶用アルミニウム合金の化学組成
| 合金 | 元素構成(%) | 注記 |
|---|---|---|
| 5052 | Al：バランス、Mg：2.2～2.8、Cr：0.15～0.35、Mn：≦0.10 | 優れた耐食性の船舶用合金 |
| 5083 | Al：バランス、Mg：4.0～4.9、Mn：0.4～1.0、Cr：0.05～0.25 | 強度に優れ、船体や上部構造物に使用される |
| 5086 | Al：バランス、Mg：3.5～4.5、Mn：0.2～0.7 | 高い耐食性と溶接性 |
| 6061 | Al：バランス、Mg：0.8～1.2、Si：0.4～0.8、Fe：≦0.7、Cu：0.15～0.4 | 優れた機械的特性と溶接性を備えた多用途性 |
| 7075 | Al：バランス、Zn：5.1～6.1、Mg：2.1～2.9、Cu：1.2～2.0 | 強度は非常に高いが、耐食性は劣る |
合金の焼き戻し条件
焼き戻し条件は、アルミニウム合金の強度、延性、靭性に影響します。海洋用途の場合、一般的な気質は次のとおりです。
| 調質指定 | 説明 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| ○ | 焼きなまし（最も柔らかい状態） | 最終強化前の成形または整形 |
| H116（またはEH116） | ひずみ硬化および部分焼きなまし | 適度な強度と耐食性を必要とする溶接海洋構造物 |
| H321 | 溶体化熱処理および冷間加工 | バランスの取れた強度と耐食性を必要とする部品（船体部分など） |
| アイテム | 溶液熱処理および自然熟成 | 中程度の強度、構造部品に一般的 |
| フロート | 溶液熱処理および人工時効処理 | 最大の強度（腐食の懸念のため、海洋ではあまり一般的ではありません） |
重要な物理的および機械的特性
| 財産 | 代表的な範囲 | 意義 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.63 ～ 2.85 g/cm3 | 燃費向上のための軽量特性 |
| 抗張力 | 185～550MPa | 荷重に耐え、変形に耐える能力 |
| 降伏強さ | 120～490MPa | 設計の安全性をガバナンスするための弾性限界 |
| 破断伸び | 5～22% | 延性と靭性を示します |
| 弾性率 | ～68.9GPa | 船体の剛性に重要な剛性の測定 |
| 熱伝導率 | 120～180W/m・K | 特定のシステムの熱放散にとって重要 |
| 耐食性 | 非常に高いから優れている | 海洋、アルカリ性および一部の酸性環境での劣化を防止 |
実施基準と海洋産業のコンプライアンス
造船におけるアルミニウム合金の使用は、材料の品質、構造の完全性、安全性を保証するいくつかの重要な国内および国際基準に従っています。アルミニウム合金の使用に影響を与える選択された規格には次のものがあります。
| 標準 | 範囲と目的 |
|---|---|
| ASTM B928 | アルミニウム合金板および板の規格 |
| ABS (アメリカ海運局) の規則 | アルミニウム合金を使用した海洋構造物の認証 |
| DNV-GL規格 | アルミニウム用途に関する分類決定規則 |
| ISO 6362-2 | 熱処理されたアルミニウム合金板および板をカバーします。 |
| EN 485-2 | 化学分析および機械試験されたアルミニウムの欧州規格 |
| MIL-DTL-46027 | 海上ミッション宇宙部品のアルミニウム合金要件に対処する仕様 |
腐食とメンテナンス
船舶用アルミニウム合金、特に 5083 や 5086 などの 5xxx シリーズの合金は、マグネシウム含有量が高く、銅の含有量が少ないため、海水の影響に耐えます。適切な船舶用コーティングの適用と定期的なメンテナンスにより、寿命を大幅に延長し、キャビテーション、応力腐食割れ、孔食を軽減できます。アルミニウムをスチールなどの異種金属の近くで使用する場合には、適切な電気的保護戦略も必要です。
https://www.aluminumplate.net/a/aluminum-alloy-for-ship-building.html
