لماذا مياه البحر صعبة على الألومنيوم
تعد مياه البحر واحدة من أكثر البيئات الطبيعية تآكلًا للمعادن، حيث تجمع بين أيونات الكلوريد والأكسجين والحشف الحيوي وتغيرات درجات الحرارة. يبقى الألومنيوم على قيد الحياة لأن طبقة الأكسيد السطحية الخاصة به يتم إصلاحها ذاتيًا-، ولكن السلوك الوقائي يعتمد بشدة على كيمياء السبائك. تتعرض السبائك التي تحتوي على النحاس- مثل العائلتين 2xxx و7xxx لهجوم متسارع في محاليل الكلوريد لأن النحاس ينشئ -خلايا كلفانية دقيقة مع مصفوفة الألومنيوم. تتجنب عائلة المغنيسيوم والألمنيوم 5xxx- هذه المشكلة، ولهذا السبب تهيمن على البناء البحري. ضمن عائلة 5xxx، يحدد محتوى المغنيسيوم والدرجة الحرارة والتحكم في الترسيب الحدودي للحبيبات- مدى مقاومة السبيكة للتنقر والتآكل بين الحبيبات والتشقق الناتج عن الإجهاد-على مدى عقود من الخدمة.
5083-H116: المعيار للغمر الدائم
يحتوي 5083 على حوالي 4.0-4.9% مغنيسيوم وهو أقوى سبيكة بحرية شائعة. تم تصميم درجة الحرارة H116 خصيصًا للخدمات البحرية وغيرها من الخدمات المسببة للتآكل: حيث يعمل سجل التشغيل والحرارة الذي يتم التحكم فيه على منع الحبوب المستمرة - من الترسيب الحدودي للمرحلة التجريبية التي يمكن أن تجعل أكثر من -سبائك 5xxx قديمة عرضة للهجوم الحبيبي. في اختبار رش الملح وفقًا لمعيار ASTM B117، يتجاوز 5083-H116 عادةً 1000 ساعة بدون طلاء، ويكون معدل تآكله في مياه البحر المعتدلة منخفضًا، حوالي 0.015 مم/سنة. ولهذا السبب تقبل جمعيات التصنيف الفئة 5083-H116 لهياكل السفن والمنصات البحرية، ولهذا السبب توفر عمر خدمة يمتد لعقود في مياه البحر. إن تكلفتها الأعلى من 5052 لها ما يبررها من خلال العمر الأطول والخالي من الصيانة.
5052-H32: خدمة بحرية معتدلة وفعالة من حيث التكلفة
يحتوي 5052 على حوالي 2.2-2.8% من المغنيسيوم ويوفر حماية كافية من التآكل للهياكل الساحلية والقوارب غير المغمورة بشكل دائم. يبلغ معدل تآكله في مياه البحر المعتدلة حوالي 0.025 ملم/سنة، وهو أعلى من 5083 ولكنه لا يزال مقبولاً للعديد من التطبيقات. يوفر مزاج H32 توازنًا جيدًا بين القوة وقابلية التشكيل، وهو ما يناسب أشكال الهيكل المعقدة لقوارب الصيد والمراكب الصغيرة. 5052 بتكلفة أقل من 5083 كما أنه أسهل في التشكيل، مما يجعله الخيار الاقتصادي للأرصفة والكسوة الساحلية والسفن التي يتراوح عمرها التصميمي بين 15 و20 عامًا. بالنسبة للهياكل الملحومة، يتم لحام 5052 بسهولة، على الرغم من تطبيق نفس عناصر التحكم في مدخلات الحرارة للحفاظ على أداء التآكل.
6061-T6 وحدود 7xxx في مياه البحر
6061-يتم استخدام T6 بشكل متكرر في القوارب، ولكنه غير مخصص للغمر الدائم في مياه البحر. يؤدي محتواه من النحاس، حوالي 0.15-0.4%، إلى إنشاء خلايا كلفانية دقيقة في محاليل الكلوريد، ويمكن أن ينتشر التآكل بين الحبيبات بشكل أسرع عدة مرات من السبائك 5xxx. تعمل عملية الأكسدة على تأخير التنقر في مناطق الرش ولكنها لا تزيله، كما أن التشقق الناجم عن الإجهاد والتآكل يمثل خطرًا في الأجواء البحرية بالنسبة للأجزاء شديدة الضغط. القاعدة العملية هي قصر 6061 على المكونات الموجودة فوق الماء مثل الصواري والدرابزين والتجهيزات الداخلية. تتمتع سبائك 7xxx بقوة أعلى ولكن مقاومة أقل للتآكل وتستخدم في التطبيقات البحرية فقط مع الكسوة والطلاءات والحماية الكاثودية الدقيقة، بشكل عام في السياقات البحرية والجوية بدلاً من الهياكل التجارية.
الأداء المشترك الملحومة
يغير اللحام البنية المجهرية لسبائك 5xxx ويمكن أن يؤثر على مقاومة التآكل إذا لم يتم التحكم فيه. إن استخدام حشو الألومنيوم-المغنيسيوم المطابق مثل ER5356 يحافظ على نسبة عالية من أداء التآكل للمعدن الأساسي أثناء اللحام. يمكن أن تظهر المنطقة المتأثرة بالحرارة معدلات تأليب أعلى ما لم يكن إدخال الحرارة محدودًا، وحيثما تم تحديد ذلك، يتم تطبيق تخفيف الضغط. تعمل اللحامات مزدوجة الجوانب - على منع تآكل الشقوق في المفاصل اللفة، ويجب أن يؤدي تنظيف اللحام بعد - إلى إزالة بقايا التدفق والأكسيد التي يمكن أن تؤدي إلى هجوم كلفاني. من خلال الإجراء المناسب، تحقق الهياكل الملحومة 5083 و5086 خدمة طويلة في مناطق المد والجزر، ولهذا السبب فإن مواصفات إجراءات اللحام المعتمدة مطلوبة من قبل جمعيات التصنيف للتصنيع البحري.
اختيار السبيكة البحرية المناسبة
ابدأ بالتعرض: الغمر الدائم، أو منطقة الرش، أو الخدمة الساحلية الجوية. بالنسبة للغمر الدائم والهيكل الأساسي، حدد 5083-H116 أو H321، مع شهادة مثل DNV أو ABS حيث يتطلب المشروع ذلك. بالنسبة للإصدارات متوسطة التحمل والحساسة للتكلفة-، يعتبر 5052-H32 مناسبًا. بالنسبة للتركيبات الموجودة فوق الماء حيث تكون القوة والأكسدة مطلوبة، يعمل 6061-T6 مع الحماية. حدد دائمًا درجة الحرارة بعناية، نظرًا لأن درجة الحرارة الخاطئة يمكن أن تلغي مقاومة السبائك للتآكل، وتحقق من التركيبة الموجودة على شهادة المطحنة، واتبع إجراءات اللحام المعتمدة. إن تصحيح السبائك والمزاج والتصنيع معًا، وليس السبائك وحدها، هو ما يحدد عمر هيكل الألومنيوم البحري.
التعليمات
أي سبائك الألومنيوم تتمتع بأفضل مقاومة للتآكل في مياه البحر؟
يعتبر 5083-H116 على نطاق واسع أفضل مزيج من القوة ومقاومة التآكل بمياه البحر للخدمة الهيكلية، مع 5086-H32 في الخلف. للحصول على أقصى مقاومة للتآكل عندما تكون القوة أقل أهمية، فإن 5052 يعمل أيضًا بشكل جيد للغاية وبتكلفة أقل.
لماذا لا ينصح باستخدام 6061 للغمر الدائم في مياه البحر؟
يحتوي 6061 على النحاس، الذي يشكل -خلايا كلفانية دقيقة مع مصفوفة الألومنيوم في محاليل الكلوريد، مما يؤدي إلى تسريع التآكل بين الحبيبات. إنه ممتاز للاستخدام فوق-المياه البحرية ولكن يجب حمايته بطبقات أو مؤكسد لخدمة منطقة الرش-.
هل تحمي الأنودة الألومنيوم في مياه البحر؟
توفر الأنودة طبقة واقية صلبة تعمل على تأخير التآكل بشكل كبير في مناطق الرش والأجواء البحرية، ولكنها ليست حاجزًا كاملاً. يمكن أن تؤدي الخدوش والحواف إلى كشف المعدن الأساسي، لذا من أجل الغمر الدائم، يكون اختيار السبائك وتصميمها أكثر أهمية من أي معالجة سطحية.
ما هو معدن الحشو الذي يجب استخدامه للحام 5083؟
تعتبر حشوة الألومنيوم-المغنيسيوم مثل ER5356 هي الاختيار القياسي، حيث تحافظ على نسبة عالية من قوة المعدن الأساسي ومقاومته للتآكل. يجب أن تكون إجراءات اللحام، بما في ذلك التحكم في مدخلات الحرارة، مؤهلة للخدمة البحرية.
هل يمكن استخدام 5083 في الخزانات المبردة وكذلك الخدمة البحرية؟
نعم. 5083 يظل قويًا عند درجات الحرارة المنخفضة جدًا ويستخدم على نطاق واسع في خزانات الغاز المسال، ومقاومته للتآكل تناسب الخدمة البحرية والكيميائية. إنها واحدة من أكثر سبائك الألمنيوم عالية الأداء-تنوعًا.