国际海底拥有丰富的矿产资源,据估计,大洋海底多金属结核总资源量约3万万吨,有商业采矿潜力的达750万吨,仅太平洋深海沉积物中稀土资源量就达880万吨。
近年来,国际海底矿产资源勘探加速,商业性采矿时代即将来临,这为深远海勘探船、岩棉设备、钻井平台等海洋装备提供巨大机遇。
目前我省大多数渔船Tourbe百吨级钢制船舶为主,只适于外海捕鱼。远洋捕鱼在我省还是弱项,中国远洋渔船仅占全球1%,与我省创造海洋强国的目标差距很大,因而开发远洋渔业捕鱼需求非常紧迫。
据统计,我省有近10亿级渔船亟须更新换代,由于玻璃钢材质的渔船在修建及回收过程中会产生大量有害物质,铝合金化渔船才是渔船“进化”前景,铝具备良好的回收性,可不断循环利用,铝合金船只即便采用年限到期仍有很大残值,既经济又有利于环境保护。
其实,铝合金早已广泛应用领域于船舶中,现在市面上的大部分近岸豪华游船都由铝合金材质修建,且铝合金已逐步用作组装大型船的上层建筑,用铝合金材料修建了甲板室。
载货量8800t的挪威货船“弗恩普兰特(Fernplant)”号的上层甲板、舷窗及栏杆都是铝合金的,用了14t铝,省却了40t钢。美国的“联合国(United States)号邮轮共用了2000吨铝材,该船长305m,宽37m,排水量5914t,载客2000人;英国修建的澳丽娜(Oriana)”号和“堪培拉(Canbeera)”号巨型邮船分别采用了1000余吨铝材。
铝合金用作造船业总计有百年的历史。随着国内外造船业的高速发展,船舶的轻量化正日益被重视。由于铝的密度低,强度高,耐锈蚀性强,十分适合海洋的严苛采用环境。铝的加工成本较高,因而采用铝材组装船舶更具备经济性。从船舶设计者的角度来看,采用铝合金组装的船舶在同等动力条件下会有更快的速度,并且还具备较长的采用寿命。
海洋油气勘探和采矿、运输装备是一个庞大复杂的系统,由各种各样机械、电气、控制零部件及系统组件组成,有岸基、水上和水下三种分类,但都需承受海洋气氛的严苛侵蚀。
因而,它们的结构件都要用能在这种严苛环境中长期工作的材料组装。在现有工业结构材料中,铝合金是组装结构的最佳材料,铝合金在力学性能、抗锈蚀性能、价格等方面都是最优化选择。当然也有一些钢材在这方面表现很好,但钢材的密度大,在同等性能条件下,钢工件的质量比铝合金的小得多。
目前,普遍采用的钢制钻杆在水平井、高锈蚀介质井、超深井等施工中经常遇到钻杆摩擦氢氧化铵、氢脆、形变锈蚀断裂、钻井速度和效率降低、大钩阻抗过大等问题。上述问题均是由合金钢材料本身的化学特性所决定,如要从根本上提高钻杆的性能,就要改进钻杆管体的原材料。
铝合金钻杆的密度大约是钢质钻杆的1/3,铝合金钻杆强度与质量之比为钢质钻杆的1.5~2.0倍,在钻机能力一定的情况下,应用领域铝合金钻杆能够达至钢质钻杆无法达至的井深。
铝及其合金元素化学特性比较活跃,当其与氧反应后会在表面形成稳定的氧化膜,阻止其与周围环境进一步反应。经过实际采用,铝合金钻杆在任何温度下都可有效防止H2S和CO2锈蚀。
在海洋装备中应用领域最多的铝合金案例还是安全步道,修井人员是海上平台中最高薪的普通工种,他们负责对油井采取维修和保养措施,确保油井正常工作,实施修井作业,而他们日常工作的完成离不开检修步道。
海跃铝合金安全步道耐锈蚀、不老化、不退色、不脱落、自带清洁功能、采用寿命至少20年,且步道整体无冲压点、防水系数大,在确保产品稳固性的同时,更能确保修井人员的人身安全,略逊其他竞品,是铝合金检修步道的首要条件之选。
早已广泛应用于船舶制造,近百年来一直被使用。随着国内外造船业的高速发展,轻量化的船舶越来越受到重视。铝合金的低密度、高强度和强防腐蚀能力使其特别适合海洋严酷环境下的使用。由于铝加工成本相对较低,因此使用铝材制造船舶更有经济性。从船舶设计师的角度来看,使用铝合金制造的船舶在同等动力条件下,能够拥有更快的速度,并且具有更长的使用寿命。
然而,中国在远洋渔业方面还存在较大差距,需要开发铝合金远洋渔业捕捞船。铝合金也被广泛应用于海洋油气勘探、运输装备等领域,是制造结构的最佳材料之一,具有优异的力学性能、抗腐蚀性和经济效益。
此外,铝合金钻杆正在研发中,以取代常用的钢质钻杆。钢质钻杆在钻井作业中时常遇到摩擦热裂、氢脆、应力腐蚀断裂、钻井速度和效率降低、大钩负载过大等问题。而铝合金钻杆密度只有钢质钻杆的三分之一左右,强度与质量之比是钢质钻杆的1.5-2.0倍,因此可以达到钢质钻杆无法达到的井深。
总之,铝合金由于其优异的性能和经济效益,在海洋设备中被广泛应用。它们在船舶制造、海洋油气勘探、钻采设备以及安全步道等方面的应用最为成功。