船舶用高熵合金的发展与应用展望

摘要: 随着全球海洋经济的蓬勃发展和海洋战略地位的日益凸显,船舶工业对新一代高性能材料提出了更高要求。高熵合金凭借其独特的多主元设计理念与优异的性能,在船舶工业方面展现出广阔的应用前景。本研究系统综述了相关高熵合金的研究进展以及其在船舶工业中的应用潜力,重点探讨了粉末冶金、真空熔炼、增材制造等高熵合金主流制备工艺,深入分析了高熵合金在耐腐蚀性、抗生物腐蚀性、低温韧性、力学性能、耐磨性及热稳定性等方面的表现,展望了其在船体结构及功能涂层等关键部位的应用。当前的研究表明,通过成分设计、微结构调控及先进工艺的协同优化,高熵合金可满足船舶材料在极端环境下服役的性能需求。目前高熵合金面临生产工艺不满足大规模生产要求和合金成本过高等共性挑战。未来发展趋势将聚焦于突破大尺寸构件成形技术瓶颈,实现性能与成本之间的优化平衡,以推动高熵合金在船舶工程中的规模化应用。

高性能船舶及海洋工程用钢的开发

摘 要:对高性能船舶及海洋工程用钢的需求背景与研究进展进行了综述,并介绍了高品质船舶及海洋工程用钢的发展方向。海洋石油工业的飞速发展给造船及海洋工程用钢提出了高强度、高韧性、大线能量焊接、良好的耐腐蚀性以及大厚度、大尺寸规格的要求。

内河航道数字孪生技术研究进展、关键技术与前景

摘要:为厘清航道数字孪生的概念内涵、关键技术及发展趋势,推进内河航道向全生命周期精细化与智能化管理转型升级,采用文献计量与文本挖掘相结合的研究方法,系统梳理了2000~2025年间相关的中英文文献,总结并分析了航道领域数字孪生的研究现状及关键特征,辨析与对比航道数字孪生的定义及相关概念;针对内河航道工程的特征,建立以数字孪生技术作为核心驱动的内河航道全生命周期管理范式,打通了从航道设计、建造到运维、管理、服务全过程数据;进一步提出基于工程分解结构(EBS)的跨阶段数据映射机制与面向全生命周期的内河航道数字孪生系统架构,涵盖数据底座、基础支撑平台、算法模型平台、应用服务平台等核心要素,并介绍了平陆运河工程应用案例;探讨了航道数字孪生应用现状、挑战、未来发展前景。研究结果表明:当前航道数字孪生面临全面精准感知体系并未形成、多源数据融合与治理难、模型仿真与交互能力不足、应用成效与智能化水平不足等诸多挑战,未来将朝着空-天-地-水一体化智能感知、全生命周期管控、实时计算与仿真推演、AI自主决策与智能控制、多行业融合等方向发展,通过数字孪生系统建设和技术应用驱动航道实现全流程建设管控、全方位智能运维业务变革,支撑航道管理实现更智能、高效的转型升级。

海洋生物污损形成机理与仿生防污损材料研究进展

摘要:随着海洋经济社会的发展,水下设施受生物污损问题日趋严峻,现已成为广泛关注的世界性难题,因此先进的防污损技术逐渐成为当下重要研究方向。本文综述了近年来仿生防污损技术的研究进展,并重点从以下几个方面进行了介绍:一是微/纳米结构仿生防污损材料;二是水凝胶仿生防污损材料;三是抗蛋白吸附高聚物材料。这些材料通过模仿自然界中生物体表面结构和功能而开发,不仅具备优异的防污损特性,还在自清洁和耐腐蚀等方面展现出良好的应用潜力。尽管仿生防污损技术在实验室研究中取得了众多进展,但在维持材料表面防污损性能上仍存在一些困难亟待攻克,近年来人们通过相关生物技术,在解决材料稳定性等方面获得了一定的成效。研究分析表明,绿色环保型的仿生防污损材料将是未来最具潜力的新兴材料之一,耦合多种仿生特性的应用工作尚需更加深入地展开探索与研究。

碳纤维船体结构轻量化效果的环境影响分析

摘要:[目的]为揭示碳纤维船体结构轻量化效果对环境负荷的影响,[方法]以11 m 碳纤维增强复合材料高速艇为例,采用全生命周期评估方法进行环境影响评估,评价指标是大气污染相关的全球变暖潜力(GWP)和臭氧层破坏潜力(ODP)。[结果]结果表明:基于纤维含量调节的碳纤维船体结构轻量化设计方法,通过增加纤维用量、减少树脂用量,当纤维含量为55%时,能够在满足结构安全的同时实现质量最优,对比设计原案(纤维含量为40%)船体结构减重12.5%。但碳纤维在制造阶段环境负荷远远高于树脂的,导致生产阶段的GWP 与ODP 分别上升10.24%和14.37%。相反,运营阶段因船体轻量化,25 a 内节油323.98 t,GWP 与ODP 分别下降4.13%和4.19%。[结论]营运阶段的周期远远长于制造阶段,轻量化效果对营运阶段的正面影响可覆盖生产阶段的负面影响。研究可为绿色船舶设计与航运业碳中和提供参考。

10万吨级散货船自动化焊接装备的应用与性能研究

摘要:为提升10 万吨级散货船建造中的焊接质量与效率,本文系统研究了自动化焊接装备在船舶制造中的实际应用。针对船体复杂结构及超过50 000 条焊缝的工程需求,设计了涵盖平焊、立焊、仰焊等多种焊接位置的自动化工艺方案。结果表明,焊缝中心、热影响区和母材的平均冲击功分别为41.7 J、47.3 J 和55.0 J,均显著高于ISO 标准最低要求,验证了自动化焊接在参数精准控制与工艺适配方面的优势,有效保障了高强度钢焊接接头的低温韧性及整体结构安全。

现代船舶涂装技术的关键问题与对策分析

摘要:现代船舶涂装技术是在船舶工业全球化、环保法规趋严及造船模式升级的背景下快速发展起来的综合技术体系。本研究采用文献研究、案例分析和实地调研相结合的方法,系统梳理了我国船舶涂装技术发展历程及其当前面临的挑战。通过分析近3 年船舶涂装失效典型案例,发现涂层选型与实际工况不匹配、环保法规符合性不足和施工工艺控制不精确是主要问题。研究表明,我国船舶涂装技术已实现从引进消化到自主创新的跨越,但在特殊环境适配性和智能化施工方面仍需提升。未来应聚焦自动化智能化装备应用、数字化管理体系建设和环保长效涂层开发,以提升我国船舶涂装技术的国际竞争力。本研究为船舶企业优化涂装工艺、提高涂层寿命提供了理论依据和实践参考。

海上风电钢管桩防腐与船舶涂装工艺对比研究

摘要:本文对比研究海上风电钢管桩防腐与船舶涂装工艺,提升海洋工程结构防腐能力,保障海上风电设施与船舶在复杂海洋环境下的稳定运行。以东部沿海水深25~35 m 的海上风电项目为对象,以5×104 t MR 油化船和8.45 万吨多用途船为涂装对象,采用高压水枪冲洗以及石英砂喷砂除锈操作对钢材进行处理。船舶钢材抛丸后喷涂无机锌硅底漆,在海洋大气区和浪花飞溅区均采用高压无气喷涂机喷涂无溶剂环氧底漆。船舶钢材抛丸后喷涂无机锌硅底漆,并分别针对船底、甲板以及上建分段区域补涂不同厚度的补涂无机锌硅底漆。经测试,海洋大气区钢管桩涂层24 个月平均损耗约10μm,浪花飞溅区约15 μm,船舶船底分段涂装附着力12 个月后仍保持约7.9MPa。风电钢管桩防腐与船舶涂装工艺优势显著,能有效提升防腐与涂装质量。

超高压水射流机器人船舶除锈方法研究

摘要:传统喷砂除锈技术存在严重的环境污染问题,且对复杂船体表面的适应性较差。为此,本文提出一种融合超高压水射流与机器人技术的新型船舶除锈方法。该系统采用磁吸附机器人技术,能够在船体表面稳定行走,并通过非等间距喷嘴阵列优化除锈效率。同时,集成的真空回收装置有效避免了废水与废渣的二次污染,减少了返锈的风险。实验结果表明,该机器人在实际船舶作业中展现出良好的吸附、越障与除锈性能,且其效率较传统方法提升了12%~18%。该技术不仅降低了作业成本,还显著提高了除锈质量,具有较高的工程应用价值。

水性防腐涂料在船舶绿色涂装中的应用

摘要:随着全球环保法规日趋严格与船舶工业绿色转型需求的提升,水性防腐涂料以其低VOC 排放、低毒安全、环境友好等核心优势,逐步取代传统溶剂型涂料成为船舶涂装领域的主流选择。本文系统梳理水性防腐涂料的分类及性能特点,深入分析其在船舶涂装中的施工工艺要点,详细阐述在船体外壳、甲板舱室、货物储存区及设备结构件等关键部位的应用实践。研究结果表明,水性防腐涂料可实现与船舶复杂腐蚀环境的精准适配,在保障防腐效果与使用寿命的同时,满足环保要求。