耐磨材料在工程船舶上的應用
技術應用
作者：管紹雄
摘要：近年來，我國各方研究人員積極展開了對工程船舶耐磨材料的研究與應用工作，取得了值得肯定的發展成效。文章重點探討了工程船舶中對耐磨材料的應用，同時就工程船舶製造過程中，各類耐磨材料靈活選擇的基本原則進行了分析與探討，以期能夠促進耐磨材料的全麵發展與應用。
關鍵詞：耐磨材料；工程船舶；選擇原則；熱處理
中圖分類號：U668 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）20-0051-02
對於工程船舶，特別是需要持續航行在泥沙含量較高區域內的挖泥船等特種作業船舶而言，在正常作業期間發生磨損問題是在所難免的。從挖泥機具的工作原理來看：在泥泵裝置的作用下，無論是泥漿吸入，還是在泥漿外排的環節中，泥漿所經過區域內的零部件表麵都無可避免地發生磨損問題。就以挖泥船為例，包括船舶耙頭、船舶絞刀、船舶吸泥/排泥管線、泥泵裝置、泥門部件以及泥漿裝載箱在內的各種設備都會發生嚴重的磨損。同時，有關研究中顯示：磨損過程當中，所輸送泥漿的基本性質、泥漿輸送的速度以及輸送期間的壓力因素都將對零部件的磨損情況產生顯著的影響。在傳統的工程船舶製造領域中，泥泵零部件及其他挖泥機具所使用的原材料以錳鋼、鑄鋼、白口鑄鐵以及高鉻白口鑄鐵材料為主，但此類材料並不屬於耐磨材料，且製造過程中加工難度大，使用壽命受磨損的影響會縮短，應用範圍有較大的局限性。故而，綜合效益不突出。針對此情況，近年來開始積極展開了對工程船舶耐磨材料應用的研究工作，取得了確切的研究成果與進展，指出了值得特別關注的幾點發展方向，具體分析如下：
1 工程船舶中對耐磨材料的應用分析
1.1 對錳鋼材料的應用
早期發展階段中的工程船舶輸泥直管製造材料以常規低碳鋼為主，但這種鋼管的耐磨性以及耐腐蝕性均比較差，使用壽命較短，短期內容易發生嚴重磨損，且出現磨損後需要立即進行補焊或者是直接更換，不但不利於船舶的正常運行，更會對運行經濟效益產生極為不良的影響。因此，在20世紀90年代初期有些工程船舶的吸排泥管係已開始以錳鋼材料替代常規的低碳鋼材料。在當前的技術條件之下，具有低合金屬性的錳鋼板在強度和耐磨上比低碳鋼更具優勢。同時它具有加工硬化的特性，在外部衝擊力的作用下，表麵會發生加工硬化反應，達到提高零部件表麵耐磨性的目的。但需要注意的是，對於工程船舶中載荷作用力相對較小的區域內，這種材料並不適用。
1.2 對耐磨複合內襯材料的應用
陶瓷材料在耐磨性方麵有著相當明顯的優勢，同時，還兼具有包括耐氧化性能以及耐腐蝕性能在內的特點，在工程船舶領域中有一定的應用價值。對比傳統意義上的低碳鋼材料而言，由於其耐磨性能不佳，嚴重磨損下必須進行更換，從而導致使用壽命縮短，嚴重影響工程船舶的施工效率。所以，從工程船舶製造的角度上來說，各方人員一直都在致力於研究一種具有較高使用壽命，能夠合理控製工程船舶檢修頻率，縮短材料消耗，以及削減船舶運行成本的材料。故而認為：可以發揮陶瓷材料在耐磨性方麵的特殊優勢，將其作為船舶關鍵零部件，特別是易發生磨損區域的內襯材料，例如，對於挖泥船而言，在輸泥管道內應用陶瓷材料作為內襯，就可以起到延長管線使用壽命的目的。但，需要注意的一點是，針對可能受到垂直衝擊影響的區域而言，由於陶瓷材料自身屬於脆性材料，故不建議在此區域內應用，以避免材料發生破裂問題。