鋁材應是打造海洋牧場(chǎng)上層建筑主導材料
海洋牧場(chǎng)是一種漂浮在近海水面上的人工養殖海洋生物的平臺。中國建造的海洋牧場(chǎng)“耕海1號”二期工程項目主體平臺已于今年4月10日在山東省煙臺市順利下水,并完成了傾斜試驗?!案?號”海洋牧場(chǎng)綜合體平臺位于山東省煙臺市漁人碼頭以東海域,將漁業(yè)養殖、海上旅游、科技研發(fā)等功能相結合于一體,以科技創(chuàng )新提升漁業(yè)養殖效率,實(shí)現海洋漁業(yè)轉型升級。據介紹,“耕海1號”設計先進(jìn),配備自動(dòng)投喂、環(huán)境監測、船舶防撞等系統及無(wú)人船,水下巡檢機器人等技術(shù)設備,可實(shí)現生產(chǎn)全過(guò)程智能化控制。
筆者認為,在建造海洋牧場(chǎng)用的金屬材料中,上層建筑和內部結構的75%以上都應用鋁材,因為鋁材的密度小,可以大大降低結構的自身質(zhì)量,同時(shí)鋁材對海水及海洋氣氛有很強的抗腐蝕性能,可以說(shuō),海洋牧場(chǎng)應是全鋁的。所謂全鋁的,并不是說(shuō)所有的結構件都是用鋁或鋁合金制造,而是在滿(mǎn)足技術(shù)性能要求和確保安全與環(huán)保的前提下,凡是可用鋁或鋁合金制造的工件都應是鋁或是鋁合金的。
鋁合金的腐蝕比純鋁嚴重,但也有少數例外,鋁及鋁合金在空氣、酸、水中的抗蝕性按遞降次序排列如下: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。在堿性溶液與海水中的遞降排序是: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。應注意的是,只有當對剝落腐蝕、晶間腐蝕或應力腐蝕開(kāi)裂敏感性的合金經(jīng)過(guò)熱處理,除掉這些敏感性后,上述抗蝕性排列順序才能成立。同時(shí),上述排列只是一個(gè)大致的次序,在特殊情況下,可能有某些變動(dòng)。包鋁材料的抗蝕性比包鋁層的僅稍差一些,例如用純鋁包覆的AI-Cu合金的抗蝕性與AI-Mn合金的相等甚至更好一點(diǎn)。
由以上的介紹可見(jiàn),Al-Mg系合金即5XXX(5000)系鋁合金是制造海洋裝備最佳的金屬材料,因為它們既有最高的抗海洋環(huán)境腐蝕的良好特性,又是鋁合金中密度最低的材料,對于降低像“耕海1號”海洋牧場(chǎng)綜合體平臺之類(lèi)產(chǎn)品的自身質(zhì)量減輕極為有利。由于A(yíng)I-Mg系的抗蝕性很高,鋁合金平臺在生命周期(30年)內終身不需要維護,而用鋼材制造則每隔三五年就得維護一次,否則就會(huì )銹跡斑斑。
在美國鋁業(yè)協(xié)會(huì )公司(AA)注冊的105個(gè)常用AI-Mg合金中,筆者建議用5182、5454、5083、5086、5052合金最好,因為它們有最好的綜合性能。制造這類(lèi)海洋裝備所需的鋁合金目前我國都能批量生產(chǎn),而且質(zhì)量上乘,價(jià)格合理。