کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی

فلز آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردی مانند مقاومت در برابر خوردگی، وزن سبک، استحکام بالا و قابلیت بازیافت، اهمیت روزافزونی در صنعت دریانوردی پیدا کرده است. هم‌زمان‌شدن تلاش‌های صنعت دریانوردی برای کاهش انتشار آلاینده‌ها، بهبود کارایی سوخت و افزایش طول عمر کشتی‌ها با ارائه بهترین و مقاوم‌ترین آلیاژهای آلومینیوم، سبب شد تا این فلز  به‌عنوان ماده‌ای حیاتی در صنعت دریانوردی مطرح شود. این مقاله از  نورد پارس به بررسی کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی و فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی می‌پردازد. در ادامه نیز بررسی می‌کند که سهم کاربرد آلومینیوم در صنعت دریایی چقدر است.

مروری بر کاربرد آلومینیوم در صنایع دریایی

کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی از اواسط قرن بیستم آغاز شد و در دهه‌های اخیر به طور چشمگیری گسترش‌یافته است. وزن سبک و استحکام بالای آلومینیوم، این فلز را برای کاربردهایی مانند ساخت کشتی‌ها، قایق‌ها و سازه‌های فراساحلی که پایین‌بودن وزن سازه در آن‌ها اهمیت دارد، ایده‌آل کرده است. استفاده از آلومینیوم در صنعت دریانوردی از این نظر که عملکرد بالایی داشته و مقرون‌به‌صرفه نیز هست بسیار سودمند است.

تقاضای رو به رشد برای کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی

افزایش تقاضا برای کاربرد آلومینیوم در صنعت دریایی نشان‌دهنده مزایای بی‌نظیر این فلز ارزشمند است. مزایایی مانند کاهش وزن شناورهای ساخته شده با آلومینیوم نسبت به مدل‌های قبلی و افزایش طول عمر سازه‌های دریایی از مهم‌ترین فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی است. این افزایش تقاضا با پیشرفت در ساخت بهترین آلیاژهای آلومینیوم و تکامل تکنیک‌های ساخت‌وساز در صنعت دریانوردی به اوج خود رسید.

ویژگی‌های آلومینیوم در ارتباط با کاربردهای دریایی

ویژگی‌های آلومینیوم که آن را برای کاربردهای دریایی مناسب می‌کنند، به شرح زیر هستند:

1. کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی؛ مقاومت در برابر خوردگی

یکی از مهم‌ترین فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی مقاومت آن در برابر خوردگی و زنگ زدی است. آلومینیوم به طور طبیعی هنگام قرارگرفتن در معرض هوا، لایه‌ای نازک از اکسید آلومینیوم روی سطح خود تشکیل می‌دهد که به‌عنوان یک سد محافظ در برابر خوردگی عمل می‌کند. این ویژگی در محیط مرطوب دریایی که احتمال زنگ‌زدگی فلز و در نتیجه تخریب سازه بسیار زیاد است، اهمیت ویژه‌ای دارد. آلیاژهای 5083 و 5086 آلومینیوم که مقاومت بسیار بالاتری نسبت به سایر انواع خود دارند، مناسب‌ترین گزینه برای استفاده در صنعت دریانوردی بوده و برای ساخت کشتی‌ها و سازه‌های فراساحلی ایده‌آل هستند.

2. وزن سبک

در بخش‌های قبلی مقاله به سبک بودن سازه‌های دریایی که با آلومینیوم ساخته می‌شوند اشاره شد؛ اما مگر ممکن است یک کشتی باربری با ظرفیت چندین تن و یا سازه فراساحلی مانند سکوی مراقبت دریایی با چندین متر ارتفاع سبک باشد؟ در این مقاله مفهوم سبکی آلومینیوم در اشاره به چگالی آن مطرح می‌شود.

چگالی آلومینیوم تقریباً یک‌سوم چگالی فولاد و 2.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. به همین جهت آلومینیوم را فلز سبکی برای استفاده در صنعت دریانوردی معرفی می‌کنیم. از جمله فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی می‌توان به کاهش مصرف سوخت و افزایش ظرفیت بار اشاره کرد. در شناورهای پرسرعت، کاهش وزن به افزایش سرعت حرکت کمک می‌کند.

3. استحکام و دوام

باوجود سبک بودن، آلیاژهای آلومینیوم می‌توانند به‌گونه‌ای طراحی شوند که استحکام و دوام بالایی داشته باشند. متناسب با این که کدام یک از آلیاژهای آلومینیوم را انتخاب می‌کنید، میزان استحکام کششی در آن‌ها از 200 تا 600 مگاپاسکال متغیر است. کنارهم قرار گرفتن مقاومت کششی و استحکام فلز آلومینیوم آن را به گزینه مناسبی برای ساخت کشتی و سازه‌های فراساحلی تبدیل کرده است.

4. فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی؛ قابلیت بازیافت

نرخ بازیافت 90 درصدی فلز آلومینیوم یکی دیگر از عواملی است که این فلز را به محبوب‌ترین گزینه برای استفاده در صنعت دریانوردی تبدیل کرده است. این ویژگی سبب شده تا کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی رشد روزافزونی داشته باشد و در طولانی مدت در صرف هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی شود.

رایج‌ ترین کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی چیست؟

کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی به علت تطابق بالای ویژگی‌های این فلز با شرایط جوی محیط بسیار زیاد است. رایج‌ترین و مهم‌ترین موارد کاربرد فلز آلومینیوم به شرح زیر است.

1. کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی؛ کشتی‌سازی

بخش عمده کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی مربوط به ساخت کشتی‌های تجاری، نظامی و تفریحی است. همان‌طور که پیش‌ازاین نیز اشاره شد مزیت اصلی آلومینیوم در کشتی‌سازی مربوط به کاهش وزن آن است که منجر به بهبود کارایی و کاهش مصرف سوخت در آن نیز می‌شود. از آلومینیوم برای ساخت بدنه، سازه‌های فوقانی و خانه‌های عرشه کشتی‌ نیز استفاده می‌شود.

آلیاژهای آلومینیومی 5083 و  5086 به دلیل دارا بودن استحکام بالا، قابلیت جوشکاری و مقاومت عالی در برابر خوردگی آب دریا، از پرمصرف‌ترین‌ها برای ساخت بدنه کشتی‌ است. یکی دیگر از فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی و خصوصا این مدل آلیاژها خاصیت خم‌پذیری بالای آن است و همین موضوع باعث شده تا برای ساخت بدنه و بخش‌های داخلی کشتی مناسب باشند.

2. سازه‌ های فراساحلی

منظور از سازه‌های فراساحلی، سکوهای نفتی، مزارع بادی و تأسیسات زیر دریایی است. به علت آنکه این سازه‌ها در تماس دائمی با آب هستند امکان فرسایش و خوردگی در آن‌ها زیاد است و همواره نیاز به تعمیر و بازسازی دارند، لازم است تا از مقاوم‌ترین آلیاژهای آلومینیوم در ساخت آن‌ها استفاده شود.

گذشته از این کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی مربوط به ساخت اجزای مختلف سازه‌های فراساحلی از جمله مسیرهای پیاده‌روی، نردبان‌ها، نرده‌ها و سکوی فرود هلیکوپتر نیز می‌شود. همچنین وزن سبک آلومینیوم که از دیگر فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی است حمل‌ونقل و نصب بخش‌های بزرگ سازه‌های فراساحلی را آسان‌تر می‌کند و زمان و هزینه ساخت را کاهش می‌دهد.

3. کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی؛ شناورهای پرسرعت

ازآنجایی‌که لازم است تا کشتی‌های مسافری و قایق‌های گشت‌زنی با سرعت بالایی حرکت کنند، لازم است تا با استحکام بالا و وزن پایین ساخته شوند. برای ساخت کشتی‌های پرسرعت که کاهش وزن در آن‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد استفاده از فلز آلومینیوم منجر به کاهش وزن سازه و در نتیجه صرفه‌جویی در مصرف سوخت نیز می‌شود. علاوه بر بدنه، آلومینیوم در سایر اجزای داخلی مهم شناورهای پرسرعت مانند سازه فوقانی و عرشه نیز استفاده می‌شود. توانایی بالای آلومینیوم در تحمل تنش‌های دینامیکی که شناورهای پرسرعت در طول عملیات تجربه می‌کنند، مهم‌ترین دلیل کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی است.

آلیاژهای آلومینیومی در کاربردهای دریایی

متناسب با نوع کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی برای ساخت قطعات مورداستفاده چهار نوع آلیاژهای ورق آلومینیوم اصلی مورداستفاده قرار می‌گیرد. هر یک از این آلیاژها ویژگی‌های منحصربه‌فردی داشته و برای کاربردهای خاصی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژها عبارت‌اند از:

• آلیاژ آلومینیوم 5083: استحکام بالا در برابر آسیب‌های وارده و مقاومت عالی در برابر خوردگی دارد. این مدل آلیاژ بیشتر برای ساخت بدنه‌ کشتی و سازه‌های فوقانی آن استفاده می‌شود.
• آلیاژ آلومینیوم 5086: نیز مانند مدل 5083 مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته و قابلیت جوشکاری نیز در آن بالا است. این ویژگی‌ها آلیاژ 5086 را برای ساخت بدنه قایق‌ها و سازه‌های عرشه مناسب می‌کند.
• آلیاژ آلومینیوم 6061: نقطه تعادلی بین استحکام، ماشین‌کاری و مقاومت در برابر خوردگی است و معمولاً در ساخت تجهیزات و اجزای ساختاری کشتی‌ها استفاده می‌شود.
• آلیاژ آلومینیوم 7075: مقاومت کمتری در برابر خوردگی نسبت به مدل 5083 و 5086 دارد، استحکام فوق‌العاده بالاتری را ارائه می‌کند. این مدل آلیاژ در ساخت قطعات سخت‌افزاری دریایی و هوافضا، استفاده می‌شود.

فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی

کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی مزایای متعددی دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

• بهره‌وری انرژی: یکی از مهم‌ترین فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی، صرفه‌جویی قابل‌توجه در انرژی است که به علت وزن سبک آلومینیوم اتفاق می‌افتد.
• مزایای زیست‌محیطی: مزایای زیست‌محیطی کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی چیزی فراتر از بهره‌وری انرژی بوده و به قابلیت بالای بازیافت آن نیز برمی‌گردد. علاوه بر این مقاومت بالای این فلز در برابر خوردگی نیز از دیگر مزایای زیست‌محیطی این فلز ارزشمند است.
• مقرون‌به‌صرفه بودن: باوجودآنکه هزینه اولیه ساخت قطعات با آلومینیوم بالاتر از سایر مواد مشابه مانند فولاد است؛ اما مقاومت آن در برابر خوردگی و آسیب، به کاهش هزینه‌ها در طولانی‌مدت منجر می‌شود.

چالش ‌های کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی

باوجود فراوانی فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی، چالش‌هایی نیز وجود دارد که شناخت آن‌ها به شما کمک می‌کند تا بتوانید هوشمندانه‌تر به مقابله با آن‌ها بپردازید.

1. نگرانی‌های مربوط به خوردگی

باوجودآنکه آلومینیوم در دسته مقاوم‌ترین فلزها در برابر خوردگی قرار می‌گیرد؛ اما بازهم از خطر خوردگی در محیط‌های دریایی کاملاً ایمن نیست. وجود کلرید در آب دریا می‌تواند باعث ایجاد حفره‌هایی در بدنه سازه آلومینیومی شود. انتخاب آلیاژ مناسب و استفاده از پوشش‌های محافظ در کاهش این خطر کمک‌کننده است.

2. هزینه تولید آلیاژهای آلومینیوم

هزینه بالای تولید آلیاژهای آلومینیوم از دیگر چالش‌های کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی است. هزینه اولیه تولید این فلز در مرحله اول از سایر جایگزین‌های سنتی و قدیمی آن بالاتر بوده؛ اما هزینه‌های مربوط به بازسازی و ترمیم در گذر زمان به علت مقاومت بالای آن پایین‌تر است.

3. تولید و ساخت در مراحل پیچیده

تولید و ساخت قطعات آلومینیومی برای کاربردهای دریایی می‌تواند چالش‌هایی را به همراه داشته باشد و افراد را انجام آن منصرف کند. چالش‌های موجود بیش‌تر مربوط به هدایت حرارتی بالا و نقطه ذوب پایین آلومینیوم در زمان جوشکاری و خم‌کاری فلز است.

سهم بازار و پیش‌بینی‌ها در مورد میزان کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی

بازار جهانی، میزان مصرف آلومینیوم را در کاربردهای دریایی پیش‌بینی کرده و با درنظرگرفتن رشد آن و همچنین افزایش تقاضا برای تولید آلیاژهای مختلف آلومینیوم آمار و ارقامی را ارائه کرده است. بر اساس آخرین آمارها سهم بازار در تولید و استفاده از آلومینیوم برای مصارف دریانوردی به شرح زیر است:

• کشتی‌سازی: 40%
• سازه‌های فراساحلی: 25%
• کشتی‌های پرسرعت: 20%
• قایق‌های کوچک و کشتی‌های تفریحی: 10%
• سایر کاربردهای دریایی: 5%

پیش‌بینی بازار در این زمینه این است که تا سال 2030 بازار آلومینیوم چیزی در حدود  5.7% رشد داشته باشد. همچنین انتظار می‌رود که ارزش این فلز در بازار جهانی تا 8.3 میلیارد دلار افزایش داشته باشد. روند رو به رشد تقاضا برای آلیاژهای فلز آلومینیوم این احتمال را قوی‌تر می‌کند که بیش از آنچه امروز شاهد آن هستیم از فلز آلومینیوم در ساخت کشتی‌های پرسرعت و ساختارهای فراساحلی استفاده شود. برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد قیمت آلومینیوم توصیه می‌کنیم تا مقاله عوامل تعیین کننده قیمت روز ورق آلومینیوم را مطالعه کنید.

آینده کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی چگونه است؟

آینده کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی به علت مزایای متعددی که دارد امیدوارکننده بوده و پیش‌بینی می‌شود که با دستیابی به پیشرفت‌های بیشتر در  زمینه تولید آلیاژهای آلومینیوم، آینده این صنعت نسبت به گذشته نیز رشد بیشتری داشته باشد.

1. فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی؛ آلیاژهای پیشرفته آلومینیوم

تولید و عرضه آلیاژهای پیشرفته آلومینیوم با خواص بهبودیافته نسبت به مدل‌های قبلی آن، زمینه را برای کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی بیش‌ازپیش فراهم می‌کند. خبرها حاکی از آن است که آلیاژهای جدید به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که استحکام بالاتر، مقاومت بهتر در برابر خوردگی و عملکرد بهبودیافته در برابر آسیب‌های وارده را ارائه دهند.

2. چاپ سه ‌بعدی در کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی

تکنولوژی چاپ سه‌بعدی که امروز به همه صنایع و زمینه‌ها راه پیدا کرده است، صنعت دریانوردی را نیز بی‌نصیب نگذاشته است. چاپ سه‌بعدی در صنعت دریایی به‌عنوان روشی برای تولید قطعات پیچیده آلومینیوم با هدررفت حداقلی متریال و کاهش زمان‌ تحویل در تلاش است تا در جهت پیشرفت این صنعت گام بردارد. با بهره‌گیری از این فناوری امکان ساخت قطعات سبک و طراحی سفارشی فراهم شده است.

3. مواد ترکیبی و هیبریدی

استفاده از مواد ترکیبی و هیبریدی که آلومینیوم را با متریال دیگری مثل الیاف کربن یا سایر پلیمرها ترکیب می‌کنند، روندی نوظهور در صنعت دریایی است. این مواد پتانسیل کاهش بیشتر وزن کشتی‌ها را دارند؛ درحالی‌که عملکرد ساختاری آن‌ها را حفظ یا حتی بهبود می‌بخشند.

جمع‌بندی

نقش کاربرد آلومینیوم در صنعت دریا نوردی به‌خوبی تثبیت شده است؛ چراکه ویژگی منحصربه‌فرد این فلز آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای مختلف در این صنعت و با حداقل صرف هزینه تبدیل کرده است. از آلومینیوم در ساخت کشتی‌های مسافربری و تفریحی گرفته تا ساختارهای فراساحلی استفاده می‌شود. گذشته از این فواید استفاده از آلومینیوم در صنایع دریایی به بخش کاهش مصرف سوخت و پایداری محیطی بالا و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیر توجه ویژه دارد. آینده استفاده از آلومینیوم در صنعت دریایی امیدوارکننده به نظر می‌رسد و پیشرفت‌های مداوم در توسعه آلیاژها، ساخت افزودنی و مواد هیبریدی پیش‌بینی می‌شود که رشد بازار را تحریک کند.

شرکت نوردپارس که در زمینه تولید گرده‌ آلومینیوم و ورق نازک فعالیت می‌کند تولید خود را انحصاراً به تولید ورق آلومینیومی تا عرض ۱۸۰ سانتی‌متر محدود کرده است. برتری شرکت نوردپارس در تولید دو آلیاژ ۱۰۵۰ و ۸۰۱۱ در ابعاد و ضخامت‌های مختلف بوده  است؛ درحالی‌که سایر رقبا محدودیت‌های بسیار زیادی در زمینه تولید آلیاژهای آلومینیوم دارند. برای دریافت اطلاعات بیشتر در این زمینه و دریافت مشاوره با همکاران ما در ارتباط باشید.