海洋材料(44):鋁合金艦船與海洋設(shè)施腐蝕(二)
2016年05月09日 9:5 5858次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 新材料前沿 作者: 王祝堂
上世紀(jì)60年代早中期船體大都是用2024型合金制造的,當(dāng)下90%左右艦船體大都是用5XXX系合金特別是5083合焊制的。
2XXX系合金(硬鋁)在海水中的腐蝕
硬鋁的抗蝕性比較低,主要是因為含Cu。有人在一艘硬鋁殼艇上用掛片試驗16天后,發(fā)生了十分嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕。蘇聯(lián)學(xué)者用D16AT合金去包鋁層后試樣試驗45天后,其強(qiáng)度的損失見表1,屈服強(qiáng)服Rp0.2的損失成為顯著。
由表中數(shù)據(jù)可以看出,沒有包鋁層的D16AT合金板在海水中遭到嚴(yán)重腐蝕,然而有包鋁層的腐蝕卻輕得多。因為包鋁層不但起著保護(hù)合金的作用,而且還起著電化學(xué)保護(hù)作用,對2XXX系合金來說,1XXX系合金包鋁層呈陽極,能確保2XXX系合金免于腐蝕破壞。有時即使局部包鋁層脫落或遭受機(jī)械損傷,也不會引起合金腐蝕,因為其他部位的包鋁層仍在起電化學(xué)保護(hù)作用。這就是說硬鋁與超硬鋁抗蝕性的先天不足,可以通過后天調(diào)理改善。
5XXX系合金的海水中的腐蝕
在鋁合金中最耐海水腐蝕的是5XXX系合金,在海水中的腐蝕速度十分緩慢,它們的抗腐蝕性能與含鎂量有關(guān)。含Mg量≤5%的合金具有足夠好的抗腐蝕性能;含Mg量>5%的合金如熱處理(退火)不當(dāng)均有晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂傾向。
5XXX系合金、2024合金和造船鋼全浸于3%NaCl溶液中9個月后力學(xué)性能變化見表2,鋁-鎂合金的抗蝕性比硬鋁2024合金及造船鋼的強(qiáng)得多,不但質(zhì)量損失很少,而且力學(xué)性能損失小,這說明以鋁-鎂合金制造船體有明顯的優(yōu)越性。
美國學(xué)者C.W.西維奧的研究指出,把5083合金(含4.0%~4.9%Mg,是一個美國合金,上世紀(jì)30年代后期定型)和5086合金(含3.5%~4.5%Mg,也是一個美國合金,上世紀(jì)40年代初定型,當(dāng)時的牌號為86S)及一些其他合金沉浸于海水中,沒有采取任何保護(hù)措施,6年后5086-H34合金試樣腐蝕坑的最大深度0.86mm,但沒有大的強(qiáng)度損失;另一項試驗是將未焊接與焊接的5086和5083合金板材部分和全部浸入佛羅里達(dá)州對托那濱海水中5年和7年。5年后,全浸的未保護(hù)焊縫5086和8083試樣的強(qiáng)度損失都可以忽略不計,幾乎沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕坑,并且最大腐蝕坑深度也只有0.38mm。在部分浸漬試樣,3.2mm厚未焊5086和5.83合金薄板,不管沉浸條件如何,其強(qiáng)度損失都可以忽略不計,這充分說明5086和5083合金保持著固有抗海水應(yīng)力腐蝕能力。
責(zé)任編輯:于璐
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