Морская вода

Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Морские бакены, спасательные шлюпки, моторные лодки, кабины крейсеров, сторожевые корабли, баржи и крупные суда строят из алюминиевых сплавов с 1930 г. В настоящее время длина корпусов кораблей из алюминиевых сплавов достигает 61 м.

Для предотвращения обрастания морскими водорослями и мхом корпус окрашивают; надводную часть также окрашивают по эстетическим соображениям. Для окрашенных надводных алюминиевых конструкций океанского корабля при их ремонте объем повторных работ по окраске вдвое меньше, чем на стальных конструкциях такого же судна. Из-за такого значительного контраста с окрашенными надводными алюминиевыми конструкциями приходится более часто перекрашивать стальные узлы судна.

Опыт применения алюминия в строительстве морских судов. Исторический обзор применения алюминия в морском судостроении приведен в работе. В 1960 г. Роджерс суммировал опыт широкого использования алюминия в морском флоте Канады следующим образом:

"He нужно особо подчеркивать, что использование алюминия в качестве нового материала для кораблестроения требует затрат как таковых. У алюминия свои особые проблемы конструирования, вопросы эксплуатации и ремонта. Его нельзя использовать во всех случаях в качестве заменителя стали или любого другого сплава, но если конструкторы, разработчики кораблей, расчетчики и строители судов и, конечно, поставщики материала будут относиться к этому так, как этого требует новый подход, то они будут иметь прекрасный металл для применения его в морской воде и морской атмосфере".

В работе, опубликованной в 1964 г., описано большое число цельноалюминиевых судов, построенных в США, от 17-м буксира (построен в 1958 г. и до сих пор находится в эксплуатации) до 59-м наливной баржи (построена в 1963 г.) и 50-м канонерки нового класса. В недавно опубликованных работах описаны алюминиевый морской трейлер длиной 91 м и алюминиевая баржа длиной 30 м, которая эксплуатируется уже 17 лет.

Кривые скорости питтинговой коррозии. Если в морской воде имеет место питтинговая коррозия, то она подчиняется тому же закону кубического корня, который справедлив для пресной воды. Райт, Годард и Дженкс опубликовали кривую коррозии листа из сплава 6061-Т6 при выдержке в морской воде в течение 14 мес. Закон кубического корня был подтвержден позднее при испытаниях листа из этого же сплава в течение 5 лет. Саусвелл, Хаммер и Александер приводят данные о питтинговой коррозии листов из сплава 1100 и 6061-Т6, испытывавшихся в течение 16 лет в водах Панамского канала. Для каждого сплава максимальная глубина питтинговых поражений подчиняется закону кубического корня. Исключение составляют питтинги на плакированном сплаве, где максимальная глубина поражения не превышает толщины плакировки до тех пор, пока не удалены большие ее участки.

Краткий обзор опубликованных работ по коррозионной стойкости в морской воде. В 1944 г. Мире и Браун опубликовали результаты испытаний алюминиевых сплавов в морской воде, включая данные о восьмилетних испытаниях модельного алюминиевого судна "Алюмет" массой 1724 кг. В 1949 г. Уолтон и Энглехарт обобщили результаты испытаний в морской воде фирмы "Alcoa". В 1952 г. Уандерер и Спраулс сообщили о состоянии незащищенного алюминиевого подводного кабеля длиной 37 км, погруженного в воды Мексиканского залива.

В 1956 г. Саммерсон с сотрудниками опубликовали результаты статистической обработки питтинговых поражений четырех алюминиевых сплавов, испытывавшихся в морской воде в течение двух лет. В 1961 г. Саттон описал результаты семилетних испытаний в морской воде четырех промышленных и восьми опытных сплавов системы Al-Mg. В период с 1952 по 1963 г. Гилдхоулис опубликовал (во Франции) несколько статей по вопросам коррозии алюминия в морской воде. В 1964 г. в работе Эйлора и Рейнхарта приведены результаты трехлетних испытаний в морской воде нескольких алюминиевых сплавов. В 1965 г. Годард и Бус опубликовали данные об испытаниях продолжительностью до 10 лет алюминиевых плит и прессованных полуфабрикатов в морских водах Англии и Канады. В 1974 г. в работе Эйлора приведены результаты десятилетних испытаний восьми алюминиевых сплавов.

Образцы размерами 102х107х8 мм из литейных сплавов Al — 4 % Mg и Al — 7 % Mg имели потерю массы всего 0,2 г после десятилетней выдержки в морской воде. Потеря массы таких же образцов из литейного алюминиевого сплава с 5—12 % Si составила около 5 г после 20 лет выдержки в морской воде, в то время как для чистого литого алюминия она была 0,3 г, а для сплава Al — 4 % Mg 0,2 г. Сплав 413.0 подвержен сильной питтинговой коррозии в морской воде. Образцы толщиной 6 мм потеряли 10 % своей первоначальной массы и имели сквозные поражения только после двух лет испытаний. Литейный сплав 710.0 системы Al-Zn подвержен значительной коррозии в растворе, содержащем смесь соли и перекиси водорода (и, вероятно, также в морской воде). Например, диаметр образцов уменьшился с 13 до 6 мм при испытаниях в течение 40—60 дней.

Деформируемые Al-Mg сплавы имеют более высокую коррозионную стойкость в морской воде. Даже после 10 лет испытаний редко встречаются поражения глубиной более 1270 мкм. Сплавы системы Al-Mg-Si менее коррозионностойки, хотя детали из них могут эксплуатироваться в морской воде без защиты. Эти сплавы подвержены питтинговой коррозии, в них также может происходить и межкристаллитная коррозия.

Сплавы системы Al-Cu и высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu коррозионно нестойки в морской воде и не могут быть использованы без защиты или плакировки.