1411船舶材料-part2課件

船舶材料ShipbuildingMaterialsPart2（第4-7章）第四章船用有色金屬第一節(jié)：船用鋁合金第二節(jié)：船用銅合金概述：1、有色金屬定義除鋼鐵（黑色金屬）以外的其他金屬統(tǒng)稱為有色金屬。2、用途022型隱身全鋁合金導彈快艇§4.1船用鋁合金一、鋁及鋁合金鋁的存在：純鋁的特點：二、鋁合金用于船舶工程的主要優(yōu)、缺點優(yōu)點：1、比強度高

2、低溫性能好

3、無磁性

4、良好耐腐蝕性

5、良好成形性缺點：1、彈性模量低

2、焊接工藝復雜

3、成本高三、鋁及鋁合金的分類工業(yè)純鋁：鋁合金：純鋁中加入Cu、Mg、Mn、Si合金元素分類：（按合金狀態(tài)圖）

1、變形鋁合金

2、鑄造鋁合金（按用途）

LF、LY、LC、LT圖4.1鋁合金狀態(tài)圖四、對船用鋁合金性能的基本要求1、機械方面：屈強比：高溫強度：疲勞強度：延伸率：>10%2、抗腐蝕性能方面：3、其他方面：（熱處理不強化合金）良好的可焊性、加工性五、船用變形鋁合金定義：分類：1、熱處理不強化鋁合金（LF）

Al－MnAl－Mg

應用：

LF2：（主機油管、油箱）

LF3：（船舶焊接結構、零件圍壁，煙囪殼體）

LF5：（船殼板、構架、桅桿）

LF6：（上層建筑、構架）2、熱處理強化鋁合金硬鋁合金，如LY11、LY12特點：缺點：1、可焊性差（只能用鉚接）

2、耐腐蝕性差（含Cu）應用：快艇外板民船上層建筑、船體鉚接結構六、鋁合金的熱處理與加工熱處理：1、自然時效：鋁合金材料在淬火后置于室溫中，隨時間的延續(xù)而強度提高的現(xiàn)象。2、人工時效：提高淬火后材料溫度，可加速時效過程，稱為人工時效。加工：鋁合金無法用氧乙炔火焰切割。Why？Answer：由于鋁的氧化物溶點比鋁合金高得多；導熱性能好。（惰性氣體保護的金屬極弧設備）七、鋁合金的腐蝕與防腐鋁：標準電級電位－1.67V，化學性活潑大氣中，耐腐蝕（Al2O3）海水中，點腐蝕鋁合金：晶間腐蝕問題？1、船用螺旋槳使用什么材料？2、船體外板上的許多小塊是什么東西？起何作用？§4.2船用銅合金一、銅及銅合金1、銅的性能及應用（純銅－－－紫銅）導電性導熱性比鋁好（電氣工業(yè)）塑性好強度低無磁價格高2、銅合金的種類：銅合金＝Cu＋Re分類：（按合金的成分）H黃銅Cu＋ZnQ青銅Cu＋SnCu＋AlB白銅Cu＋Ni二、黃銅及船用黃銅性能：

特殊黃銅Cu＋Zn＋Re（Pb、Al、Mn、Fe）分類：壓力加工用鑄造用應用：民用船舶的中小型螺旋槳（鑄造錳鐵黃銅）

ZHMn55－3－1

高速小艇、大型螺旋槳

ZHAl67－5－2－2、ZQAl12－8－3－2三、青銅及船用青銅1、錫青銅Cu＋Sn（Al）應用：其抗腐蝕和耐磨性都比純銅和黃銅好，多用來制造耐磨零件，如軸套、軸瓦。同時也用來制造與酸、堿、蒸氣等接觸的零件。2、無錫青銅Cu＋Al（Mn、Si、Fe、Ni）應用：采用性能優(yōu)良的鋁青銅來制造船用螺旋槳（小艇）如高錳鋁青銅ZQAl12－8－3－2

鑄造

MnAlFeNi四、銅合金的腐蝕問題：用銅合金制造船用螺旋槳的優(yōu)點？1、耐腐蝕（保護膜CuO2＋銅銹）2、無海生物沾污3、陰極保護4、良好的鑄造性能。第五章船用塑料第一節(jié)：塑料的組成與分類第二節(jié)：塑料的特性及其在造船中的應用第三節(jié)：熱固性玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）塑料的定義：塑料是指以合成樹脂為基本成分，在一定的溫度和壓力條件下能塑造成需要的形狀，并且在常溫下保持其形狀不變的高分子有機材料。例如：酚醛樹脂聚苯乙烯、聚氯乙烯有機玻璃、尼龍

ABS樹脂、環(huán)氧樹脂§5.1塑料的組成及分類一、塑料的組成塑料＝合成樹脂＋添加劑1、合成樹脂最主要部分，它粘結塑料中的一切組成成分，并使其具有成型性能，它決定塑料的類型，影響塑料的基本性能。用量：30～60％2、添加劑：

填料：無機及有機，影響性能，降低成本，50～70％固化劑：變硬增塑劑：增加塑料塑性、流動性及柔軟性，減低脆性及硬度穩(wěn)定劑：抗氧化潤滑劑：著色劑：阻燃劑：發(fā)泡劑：二、塑料的分類按塑料加熱時的工藝性能分：1、熱固性塑料：受熱后，先軟化，后內部變化而變硬，一旦成型，再不會軟化。如：酚醛塑料、環(huán)氧塑料2、熱塑性塑料：受熱時軟化，冷卻后才硬化，可多次反復成型。如：聚苯乙烯、聚氯乙烯§5.2塑料的特性及其在造船中的應用一、塑料的特性1、比重?。?.9~2.2泡沫（0.03）2、比強度高：（按單位重量計算強度）3、良好的耐腐蝕性：4、絕緣性好：5、耐磨、減磨：6、消音吸振：7、絕熱：8、加工簡便：9、無磁，不反射雷達波：制造軍用艦艇二、塑料在造船中的應用玻璃鋼：快艇、工作艇、救生艇、上層建筑、棚頂；尼龍：艉軸承、舵軸；環(huán)氧粘接劑：膠合、修補漏油等ABS塑料管、救生泡沫塑料塑料的不足：1、機械性能差，特別是剛性；2、耐熱性低，100℃以下；3、長期載荷作用下，產生塑性流動，即蠕變；4、易老化?！?.3熱固性玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）

1、什么是玻璃鋼？它是以熱固性樹脂為粘結劑，玻璃纖維為增強材料的一種復合材料。它的質地很堅固，故稱為玻璃鋼。2、什么是玻璃纖維？由玻璃經過高溫溶化成液體并以極快的速度控制而成，玻璃原性脆，但拉成纖維后柔軟如絲，可以像棉紗一樣紡織，強度也很高。玻璃纖維愈細，強度愈高。3、玻璃鋼特點：（1）比重小：（2）耐氣候老化性好，吸水率低：（3）制品表面光滑：（4）耐腐蝕性：（5）耐沖擊性好：（6）抗磁、隔音、不反射雷達：（7）施工簡便、易維修。4、玻璃鋼成型方法：（1）手糊成型（2）模壓成型（3）噴射成型5、應用舉例：我國：蕪湖造船廠1974年中型艇

L＝39.8mB=6.1mD=3.1m△＝140t國外：英國，1982年Cottesmore號獵雷艇

L＝60m△＝625t

美國，Silverdo號游艇，1977年

L＝37m△＝165tv=18節(jié)塑料制品的檢驗及勞動保護1、檢驗項目：外觀、尺寸、物理機械性能2、勞動保護：塑料制品在生產過程中，所用的原料及反應過程中放出的氣體和加工時產生的塑料塵灰等，對人體有害，必須加強勞動保護，注意安全生產。1、鋁合金在船體中的應用范圍？2、鋁合金為什么不能使用氧切割？3、用銅合金制造船用螺旋槳的好處？4、什么是玻璃鋼？在造船中的應用情況？思考題－4第六章金屬材料的腐蝕及海船電化學保護第一節(jié)：腐蝕的種類及破壞形式第二節(jié)：電化學腐蝕的機理第三節(jié)：影響船體鋼材耐海水腐蝕的因素第四節(jié)：鋼質船體防腐措施1、腐蝕的定義：金屬材料與其周圍環(huán)境發(fā)生化學或電化學作用而遭受的破壞或變質的現(xiàn)象。2、腐蝕對金屬材料的影響：（1）造成的直接損失巨大；（2）對船舶的影響§6.1腐蝕的種類及破壞形式一、腐蝕種類：1、化學腐蝕（chemicalcorrosion）:金屬表面與非電介質直接發(fā)生化學作用而引起的損壞。如：鋼鐵生銹2、電化學腐蝕（electrochemicalcorrosion）:金屬表面與電介質作用而產生的損壞，是由于金屬表面產生微電池作用而引起的。它比化學腐蝕更普遍，危害性也更大。1、不同金屬在電介質中（酸、堿、鹽的水溶液）2、同一種金屬，雜質、組織不均勻，形成微電池。3、同一種金屬，加工部位（焊接、彎曲、敲擊）電化學腐蝕表現(xiàn)：3、細菌腐蝕：（bacterialcorrosion）細菌在繁殖過程中，其新陳代謝的產物，如硫酸、有機酸、硫化物等，能惡化金屬腐蝕環(huán)境，加速腐蝕過程。金屬腐蝕速度1、腐蝕質量表示法：用單位時間內在單位面積上被腐蝕金屬的質量損失Kw來表示金屬的腐蝕速度。2、腐蝕深度表示法：用單位時間內金屬遭受腐蝕的深度K來表示金屬的腐蝕速度。

(mm/a)根據(jù)經驗，當K≥1/3t（金屬板厚）時，應換板。修船行業(yè)簡介化學腐蝕機理當金屬與電解質接觸：

mMe＋nXMemXn（1）腐蝕產物：揮發(fā)性的（2）腐蝕產物：附著金屬表面的§6.2電化學腐蝕機理一、定義：電化學腐蝕是船體與海洋平臺的金屬結構遭受腐蝕的一種主要形式。在電解液中，由于船體表面產生原電池作用或外界電流的作用，使其表面發(fā)生電解而使船體結構遭受破壞，稱作船體的電化學腐蝕。二、電化學腐蝕機理1、腐蝕電池的形成：若將兩種不同金屬置于電解質溶液中，由于它們的電極電位不同，當用導線和電流計把它們連接起來時，會發(fā)現(xiàn)有電流產生。這兩種金屬構成原電池，其中電位低的金屬是陽極，遭到腐蝕；電位高的金屬是陰極，不被腐蝕，僅起傳遞電子作用。

Cu－Fe構成的原電池，如下圖。鐵－銅腐蝕電池示意圖Question：金屬的電極電位的參照對象？金屬元素MgZnFeHCu電極電位－2.375-0.763-0.40900.3402常用金屬在25℃時標準電極電位腐蝕過程：（1）陽極反應,形成水化鐵離子。（2）電子e沿導線傳到Cu板，電流方向為從電位高的Cu板流向電位低的Fe板。（3）在水溶液中，借離子導電，電流由Fe板經過溶液流回銅板。（4）結果Cu板上：陰向離子H+取得電子Fe板上：（沉淀出一種不溶性的白色腐蝕產物）2、電池的極化在電化學腐蝕中，原電池由于通過電流而引起的電池起始電位減小，而降低電流強度的現(xiàn)象，稱為電池的極化。結果：電化學腐蝕的速度減緩。對比：3、環(huán)境的去極化若水溶液中含有大量的氧和氫離子，則在陽極上進行去極化。由于上述反應不斷消耗從陽極鐵板流來的電子，阻滯了陰極電位的進一步變負，而在陽極鐵板上則因為大量陽向離子與O2反應：（鐵銹）上述Fe－Cu腐蝕電池發(fā)生腐蝕的本質，就是銅質螺旋槳附近的船體鋼板遭受電化學腐蝕的緣故。Fe（OH）3是一層疏松的銹層，它不能阻止鐵板繼續(xù)遭受腐蝕，因而也障礙了陽極電位的進一步變正，這樣就使得兩極之間維持一定的電位差，使Fe板以一定速度繼續(xù)腐蝕下去。海洋腐蝕環(huán)境的分類：1、海洋大氣區(qū)2、飛濺區(qū)3、潮汐區(qū)4、全浸區(qū)5、泥漿區(qū)§6.3影響船體鋼材耐海水腐蝕的因素1、含氧量（氧的陰極去極化反應）2、船舶與海水的速度3、溫度4、海生物5、水線處條件的影響6、含鹽量7、異種金屬接觸8、變形與應力狀態(tài)9、結構設計不合理10、雜散電流影響船舶容易銹蝕的部位：1、輕重載水線間的外板及焊縫或鉚釘；2、流水孔下的外板；3、螺旋槳附近的外板及舵板；4、海底箱體及其附近的外板；5、被錨鏈經常摩擦的外板、焊縫；6、壓載艙的頂甲板及骨架，首艉尖艙內構件；7、廚房、浴室、冷藏庫、電瓶間等處的甲板；§6.4鋼質船體防腐措施腐蝕破壞的形式很多，引起金屬腐蝕的原因是不盡相同，因此采取的防腐方法也是多種多樣的，鋼質海船船體防腐蝕的方法可分為如下幾種：方法一、合理選材方法二、電化學防腐1、外加電流陰極保護法：將外加直流電源的負極接于被保護金屬，正極接于輔助陽極。當電路接通后，電流從陽極經海水至被保護金屬使被保護的金屬變成陰極而得到保護免遭海水腐蝕的方法。2、犧牲陽極保護法：用一種電位比所要保護的金屬還要負的金屬或合金與被保護的金屬連接在一起，依靠電位較負的金屬不斷被腐蝕溶解所產生的電流保護其他金屬的方法。猜一猜：上面照片上的船舶的螺旋槳直徑多大？三、涂料（金屬表面涂層）在金屬表面噴、鍍、涂刷上一層耐腐蝕性較好的金屬和非金屬物質，如涂刷油漆和其他非金屬涂料，使被保護金屬表面與浸蝕性介質機械隔離而降低金屬腐蝕。第七章：船用涂料第一節(jié)：涂料的作用及船舶漆的分類第二節(jié)：船舶漆的基本原料及牌號表示方法第三節(jié)：船舶漆的種類、性能及用途第四節(jié)：船用鋼材表面處理及車間底漆第五節(jié)：船用漆的配套及施工第六節(jié)：船舶漆的發(fā)展方向幾個概念：1、現(xiàn)代造船模式（ModernShipbuildingMode）現(xiàn)代造船模式定義：所謂現(xiàn)代造船模式，就是以統(tǒng)籌優(yōu)化理論為指導，應用成組技術（GroupTechnology）原理，以中間產品（interimproduct）為導向，按區(qū)域組織生產，殼舾涂作業(yè)在空間上分道、時間上有序，實現(xiàn)設計、生產、管理一體化，均衡、連續(xù)地總裝造船。2、殼舾涂一體化（HOP）

Hull、Outfitting、Painting船舶舾裝：船舶舾裝主要包括船裝、機裝、電裝等系統(tǒng)及其相關的管子、動力與控制裝置的安裝。舾裝作業(yè)面廣，工作量大，舾裝工程量占船舶建造總工程的50％～60％。1、傳統(tǒng)舾裝技術2、預舾裝技術3、區(qū)域舾裝技術涂裝在造船中的作用隨著高效焊接技術的不斷推廣，造船生產設計的不斷深入，區(qū)域法造船模式的不斷完善，船舶建造的總工時不斷下降，造船的周期也日益縮短。但是在造船涂裝領域內，除了鋼材的預處理實現(xiàn)了自動化流水線生產以外，分段、船臺、碼頭等階段的除銹涂裝作業(yè)，基本上還是處于半機械化的狀態(tài)，勞動強度大、作業(yè)時間長。

據(jù)國內外有關資料統(tǒng)計，船舶涂裝的工時根據(jù)不同的船型分別占造船總工時的10～20%，其中二次除銹的工作量又占整個涂裝工作的50%以上。船舶涂裝貫穿于船舶建造的全過程，從鋼材預處理、零件加工、管系制造、分段制造、預舾裝、船臺或船塢合攏，直到船舶下水、碼頭舾裝、系泊試驗、室內裝璜等每一工藝階段，均貫穿著不同要求的涂裝工作，可見船舶涂裝在造船工程中具有重要地位?！?.1涂料的作用1、涂料的定義通常稱為油漆，是用樹脂或油類、顏料等組成的一種混合溶液，它能涂復在物體表面干結成膜，起著保護、裝飾或其他作用。2、涂料的作用（1）保護作用：防腐；防船底海生物寄生污染；（2）裝飾作用：各種顏色，使工作生活環(huán)境美化、協(xié)調；軍事上保護色，偽裝隱蔽；（3）特殊作用：加標志（戰(zhàn)斗部位、管路）；甲板防滑漆；電工絕緣漆；§7.2船舶漆的組成、表示方法一、什么是船舶漆？涂于船舶內外各部位，以延長船舶使用壽命和滿足船舶特種要求的各種涂料，統(tǒng)稱船舶漆。二、為什么要涂船舶漆？1、船體防腐；2、防海生物附著；3、船艙防腐；三、船舶漆（涂料）的組成涂料主要成膜物質油料樹脂干性油：桐油輔助成膜物質稀釋劑（溶劑）輔助材料（催干劑、增塑劑、固化劑）次要成膜物質（顏料）半干性油：豆油不干性油：蓖麻油天然樹脂：松香、瀝青合成樹脂：酚醛樹脂、還氧著色顏料：鈦白粉、鋁鉻黃、碳黑體質顏料：白色粉末（滑石粉）防銹顏料：紅丹、鋅鉻黃、氧化鐵有害顏料：防海生物附著四、涂料產品的分類以涂料基料中主要成膜物質為基礎分類。五、涂料的命名涂料全名＝顏色或顏料名稱＋成膜物質名稱＋基本名稱例如：鐵紅純酚醛水線底漆。六、涂料的牌號例：L40－31序號基本名稱（防污漆）成膜物質（瀝青）用途代號代表名稱船舶漆40防污漆、防蛆漆41水線漆42甲板漆43甲板防滑漆44船殼漆船底漆油漆基本名稱的編號§7.3船舶漆的種類、性能及用途船舶漆的作用：船舶漆是一種成套專用油漆，主要用來保護船舶和海洋鋼鐵結構不受海洋大氣與海水的腐蝕，并防止海生物附著污染船底。船舶漆的分類：船舶漆水下部位用漆－船底漆水上部位用漆船艙內部用漆其他用漆船底防銹漆船底防污漆水線漆甲板漆船殼漆防銹漆：船艙、貨艙、油艙、水艙漆：煙囪、桅桿、救生艇、木器漆一、船底漆：

由船底防銹漆和防污漆配套而成。1、船底防銹漆：是船底防污漆的底層漆，它直接噴涂于船體鋼板上或作為中間漆層。作用：要求：應用舉例：2、船底防銹漆：作用：海生物：藤壺、牡蠣影響：特點：漆膜中含有毒料，毒料和海水接觸時，以離子形式向海水滲出，在漆膜表面形成有毒的溶液薄層，就可以排斥或殺死海生物的幼蟲和孢子，為了保持長期有效，還要求毒料能連續(xù)不斷地從漆膜滲出，以保證有毒的溶液層有足夠的毒料濃度。毒料：無機毒料（氧化亞銅Cu2O、HgO）有機毒料（有機錫）應用舉例：二、水線以上的船舶漆1、水線以上部位的防銹漆要求：防大氣、水、酸堿氣體等腐蝕介質直接與金屬表面接觸。應用舉例：鋁粉鐵紅酚醛醇酸防銹漆。2、船殼漆要求：能耐大氣爆曬，耐水性好，附著力強。應用舉例：酚醛醇酸船殼漆。3、甲板漆（一般甲板漆、甲板防滑漆）要求：附著力優(yōu)良，具有耐海水、耐爆曬及耐摩擦。4、船艙漆要求：鮮明美觀、耐磨、耐洗；應用舉例：油基型漆5、水、油艙漆要求：防腐蝕、必須對水質不產生影響應用舉例：環(huán)氧油艙漆（耐油性）§7.4船用鋼材表面預處理及車間底漆一、鋼材表面預處理1、定義：去除鋼材表面氧化皮、鐵銹、油污等工作。2、方法：手：鏟、刮、刷機械：噴砂、噴丸（拋丸）化學：酸洗、帶銹底漆3、處理方法的選擇：4、船舶除銹專業(yè)標準CB3091－81拋丸除銹流水線二、車間底漆（預處理底漆）1、定義：鋼材經第一次表面處理后涂覆的，用以保證鋼材在船舶建造期間不致生銹。2、要求：（1）防腐蝕性能：3～6個月（2）快干性：3～5min

（3）漆膜機械性能好。（4）不影響焊接工藝與質量（5）能與其后的船舶漆相配套；（6）低毒或無毒；（7）良好的施工性能。三、車間底漆的種類磷化底漆、富鋅底漆、無鋅底漆四、底漆的保護性能取決于：鋼材表面的除銹質量；鋼材表面的粗造度40～75五、漆膜厚度：

100～120§7.5船用漆的配套及施工一、配套原則注意不同漆種（底漆與面漆）的配套適應性，選擇最佳（合理）配套方案，以獲得有效的保護。

配套原則：

1、兩者之間要有良好的結合力；

2、兩者之間相互適應性；

3、相近的韌性、硬度和干燥收縮性；

4、考慮施工要求和保養(yǎng)方法。二、施工可能出現(xiàn)的弊病

由于施工技術、環(huán)境氣候、設備條件，粗心大意，可能產生不正常情況。1、鄒皮：涂料太厚，不易均勻干燥（流掛）2、露底：未調勻3、漆膜不干：含油太多4、還粘：5、咬底：6、失光（發(fā)白）：7、起泡：表面有水分8、起粒：環(huán)境不清潔§7.6船舶漆的發(fā)展方向新型油漆的發(fā)展方向：1、合成樹脂化2、水性化、無溶劑化3、長效低毒化4、帶銹底漆

船舶PSPC簡介什么是PSPC？

PSPC是PerformanceStandardsforProtectiveCoating的簡稱；

是國際海事組織（IMO）在第28屆海安

會議（MSC）提出的一項保護涂層性

能標準；PSPC是一個強制性規(guī)定。為什么要實行PSPC？為了提高船舶的防腐性能和安全性能；

船舶壓載艙達到“良好”狀態(tài)下15年的目標使用壽命；（3%、20%）

規(guī)范造船涂裝工藝，促進造船工藝發(fā)展。適用范圍及執(zhí)行時間不小于500總噸的所有類型船舶的專用海水壓載艙和船長不小于150m的散貨船雙舷側的保護涂層

2012-7-1以后交付的船舶PSPC基本要求對預處理要求：

對車間底漆要求：對二次表面處理要求：

對大合攏后表面處理要求：2%or25m2講課內容完畢！ThankYou！思考題－51、船體電化學腐蝕的機理？2、鋼質海船的主要防腐措施有哪些？3、什么是油漆，其主要組成成分是什么？4、船底防污漆的作用與施工？5、什么是車間底漆，其要求是什么？課程總結1、材料與焊接在造船生產過程中起非常重要的作用。是造船的基礎。這就是本課程的目的。2、一個工程的難易度，在很大程度上取決于工程所使用的材料，以及材料的加工方法（對造船來說－焊接）。舉例：LNG船舶建造技術1、LNG？

LiquefiedNaturalGas2、LNG項目3、LNG船LNG船特點1、LNG特點

天然氣的主要成份是甲烷，在常壓下沸點為-160℃，液體比重（-160℃）0.43-0.48，氣體比重（20℃）是空氣的一半，氣態(tài)與液態(tài)體積比600，在空氣中可燃極限為5-15%，是一種低溫、可壓縮、易燃的氣體，具有比重輕、無毒、不腐蝕等特性。能適應低溫介質的材料，按國際燃氣規(guī)范，對適用-165℃的設計溫度的