マリングレードアルミニウムプレート 2024 6061 7075
マリングレードアルミニウムプレート 2024 6061 7075
世界中の造船所や海洋作業場では、机上で材料に関する決定が行われることはほとんどありません。これらは、塩水噴霧の下、グラインダーの響きの中で、溶接工や技術者が「海で 10 年経つと、このプレートはどうなるの?」という実際的な質問をしながら作られます。海洋用途にアルミニウム合金 2024、6061、7075 のいずれかを選択する場合、答えはデータシートだけではわかりません。それは、化学、環境、製造方法、長期メンテナンスの交差点に存在します。
どの合金が「最良」であるかを尋ねる代わりに、「特定の海洋の現実にどの合金が最適であるか?」と尋ねるほうが有益です。
同じ海にいる3つの人格
2024、6061、および 7075 はすべて高強度アルミニウム合金ですが、海水、溶接アーク、動的荷重にさらされると、ほぼ 3 つの異なる「特性」のように動作します。
アルミニウム 6061 は静かに仕事をこなす主力製品です。 Al-Mg-Si 合金として、適切な強度、優れた溶接性、特に陽極酸化またはコーティングされた場合の優れた耐食性を兼ね備えています。海洋の世界では、小型船舶の船体構造、甲板室、上部構造、タラップ、ブラケット、マスト、プラットフォームなどに現れます。多くの場合、ASTM B209 や EN 485 などの規格が 6061 プレートの供給を管理しますが、6061‑T6 や 6061‑T651 などの焼き戻しは構造用途を支配します。
アルミニウム 2024 は熟成されたスプリンターです。 Al-Cu-Mg の化学反応により、航空機構造における高強度と耐疲労性を実現するように設計されています。理論上、その降伏強度と引張強度は、周期的な荷重を受ける海洋構造物にとって非常に魅力的です。しかし、銅は海水中では諸刃の剣です。銅は強度をもたらす一方で、耐食性、特に塩化物環境での孔食や粒界腐食を奪います。このため、2024 は慎重に管理された海洋での役割、多くの場合、内陸水上バイク、保護された上部構造、またはコーティングで保護され、直接海水の飛沫から隔離される内部構造部品にのみ適しています。
アルミニウム 7075 はボディビルダーです。3 つの中で最も強度が高く、強度対重量比において多くの鋼に匹敵するか、それを超えることができます。その Al‑Zn‑Mg‑Cu 組成は、特に T6 または T651 焼き戻しにおいて、降伏強度を実現します。ただし、2024 と同様に、銅と亜鉛の含有量により海洋耐食性が低下し、塩化物環境では応力腐食割れや孔食が発生しやすくなります。結果として、7075 が主要な露出船体構造に使用されることはほとんどありません。その代わりに、強度、剛性、軽量化により厳格な腐食管理と海水からの隔離が正当化される、高負荷の継手、機械部品、またはハイブリッド構造に選択されています。
合金の焼き戻しによる静かな影響
これらの合金に関する海洋紛争のほとんどは、実際には合金自体に関するものではなく、焼き戻しに関するものです。
6061‑T6 とマークされたプレートは、強度を最大化するために溶体化熱処理および人工時効処理が施されています。典型的な引張強さは約 260 ～ 310 MPa の範囲にあり、降伏強さは約 240 ～ 270 MPa です。 ABS、DNV、または CCS 規則に従う造船所の場合、その強度レベルは通常、小型船舶の船体、上部構造、および二次構造には十分以上です。課題は、溶接後の熱処理を行わない限り、溶接により熱影響部の T6 ゾーンが「O」または過時効状態に近づくことです。これは大型の船体構造ではほとんど実用的ではありません。そのため、多くの設計者は寸法計算で「溶接されたままの」特性を考慮し、最も露出したシェル領域に控えめな応力レベル、追加の剛性、または 5xxx シリーズのプレートを使用することに依存しています。
2024‑T3 または T351 は、引張強度が 430 ～ 480 MPa の範囲にあり、優れた耐疲労性を備えており、高速船体や水中翼船のコンセプトにとって魅力的です。しかし、繰り返しになりますが、テンパーは海水中で腐食しやすいのです。堅牢なコーティング、陰極防食、および慎重な接合設計がなければ、T3 の焼き戻しは、ファスナー、切断端、溶接止端付近で問題が発生します。多くの海洋技術者は、2024 をシェル材料としてではなく、保護された積載経路、つまり内部フレーム、ジョイント補強スプライス、または乾燥コンパートメント内の構造コンポーネントとして使用しています。
7075‑T6 と T651 が主力です。引張強度は 500 MPa を超え、降伏強度は 430 ～ 480 MPa の範囲になります。高性能ヨットの艤装コンポーネント、ウインチドラム、乾燥した場所の構造ブラケット、または完全に保護された海中工具などの海洋に隣接した用途において、7075 は戦略的武器となります。鋼鉄のような剛性と強度を備えながら大幅な軽量化を実現します。しかし、直接海水では、T6 焼き戻しは応力腐食割れに対して非常に敏感です。湿った塩気中で塩水や繰り返し応力を受ける可能性のある高負荷コンポーネントの場合、要求の厳しい用途では、強度がわずかに低いものの耐 SCC 性が優れた T73/T7351 のような制御された焼き戻しが好まれる場合があります。
海水の腐食: 物語の転換点
船舶用アルミニウムとは、通常、「子守り」をせずに塩化物にさらされても耐えられる合金を意味します。厳密な意味では、最も強力な選択肢は、多くの場合、5083 や 5086 などの 5xxx シリーズからのものです。では、2024、6061、および 7075 はどこに当てはまるのでしょうか?
答えは、金属の周囲の環境をどのように管理するかにあります。
6061 の場合、自然酸化膜はすでに適切な保護を提供しています。小型船舶または同等の造船慣行に関する ISO 12215 では、6061 プレートは以下と組み合わせられることがよくあります。
- 停滞した海水を閉じ込める隙間を避けるための適切な設計。
- スプラッシュゾーン用の陽極酸化または海洋グレードの塗装システム。
- ステンレスボルトや炭素鋼ブラケットなどの異種金属と接触する場合の絶縁パッドおよびスリーブ。
2024 と 7075 では、海水は単なる大気ではなく、ほぼ化学環境として扱われます。これらの合金が使用される場合、経験豊富な設計者は次のことを適用します。
- クロム酸フリーのプライマーやバリアコートを含む完全なコーティングシステム。
- 排水路と換気路があるため、湿気が滞留して局所的な腐食が発生することはありません。
- 犠牲陽極と注意深くガルバニック系列を管理し、湿潤ゾーンで他の貴金属と直接結合しないようにします。
- 多くの場合、内部の乾燥したスペース、マストヘッド、またはメインの飛沫ゾーンの上のコンポーネントに限定することにより、直接浸漬または継続的な濡れから隔離します。
実際には、造船設計者は、溶接された甲板構造とレールに 6061 を選択し、非導電性ガスケットと密封されたファスナー穴を使用して 7075 の機械加工されたフィッティングをボルトで固定し、脆弱なリンクが周囲の構造ではなく交換可能なフィッティングであることを確認します。
実装基準と実際の製作
規格は海洋の信頼性の根幹を形成します。これらの板状合金の一般的な参考文献には次のようなものがあります。
- ASTM B209 は圧延アルミニウム板用であり、機械的特性、許容偏差、および試験を規定しています。
- ヨーロッパのサプライチェーンにおけるEN 485シリーズ。
- 海洋構造物におけるアルミニウム合金および溶接手順の受け入れに関する ABS、DNV‑GL、BV、CCS、および LR 規則。
- アルミニウム構造の溶接品質に関する ISO 10042。6061 が広範囲に溶接される場合に関連します。
製造業者の観点から見ると、6061 は寛容です。標準の ER5356 または ER4043 フィラー ワイヤとうまく溶接し、曲げや成形に予測通りに反応し、適切な機械加工性を提供します。また、その熱伝導率は溶接中の熱の放散にも役立ち、手順が適切に制御されている場合には歪みを軽減します。
2024 と 7075 は別の物語を語ります。これらは、重度に溶接された一次海洋構造物には不適切な選択肢です。海洋環境におけるほとんどの高信頼性 7075 および 2024 コンポーネントは、板材または鍛造品から機械加工され、溶接ではなく所定の位置にボルトまたはリベットで固定されています。修理哲学では、部品を元の位置に溶接するのではなく交換するということを認識する必要があります。
典型的な化学組成のスナップショット
それらの化学的性質を簡略化して示すことは、海洋環境におけるそれらの行動を説明するのに役立ちます。一般的な範囲 (質量パーセント) は次のとおりです。
2024年:
約3.8〜4.9、Mg〜1.2〜1.8、Mn〜0.3〜0.5、Fe≤0.5、Si≤0.5、Zn≤≤0.25、Cr≤0.1、バランスAl。6061:
Mg ~ 0.8-1.2、s ~ 0.4-0.8、c ~) 0.0.40.4、Balaqui、バランス al。7075:
Zn ~ 5.6-6.1、mg ~ 2.1.9、CU ~ SE ≤0.24、SO ≤0.42、SE ≤0.4、バランス al。
6061、2024、7075 と銅と亜鉛の含有量の増加は、強度の増加と耐海洋腐食性の低下にほぼ完全に追随します。このトレードオフは欠陥ではありません。それは設計パラメータです。
あなたの船舶に適した「マリングレード」の選択
海洋サービスにおける 2024、6061、および 7075 について考える最も確実な方法は、ライバルとしてではなく、ツールキットとして考えることです。
6061 は、時折スプレー、デッキ荷重、上部構造の負荷がかかる溶接アセンブリの構造的バックボーンになります。正しい溶接手順、保護コーティング、海水の停滞を避ける健全な設計と組み合わせることで、効果的に機能します。
2024 は、高いサイクル寿命が重要であり、海水への曝露が設計とコーティングによって厳密に制御されている、疲労が重要な保護構造において専門家の役割を果たしています。
7075 は、保護された場所、密閉されたハウジング、または重度にコーティングされ電気的に絶縁された設置など、キログラム単位が重要であり、環境を設計できる精密な高負荷コンポーネント用に予約されています。
船舶グレードのアルミニウムは、合金の名称だけで定義されるわけではありません。それは、合金、質、製造方法、環境、および保護システムがどのようにインテリジェントに組み合わされるかによって定義されます。 6061、2024、7075 を交換可能な「金属板」として扱うと、数年以内に海にミスが露出するでしょう。これらがシステム内で慎重に選択されたコンポーネントとして扱われ、それぞれが明確に定義されたジョブと動作範囲を備えている場合、地球上で最も過酷な環境の 1 つで数十年にわたり安全で効率的なサービスを提供できます。
https://www.alusheets.com/a/marine-grade-aluminum-plate-2024-6061-7075.html
