國艦國造 更需注重結構防蝕工程

工商時報【黃全興】

新政府積極推動國艦國造計畫,台灣造船業莫不期待藉由國艦國造及潛艦國造政策的落實,提升造船業整體競爭力及創造可觀商機,從甫落幕的第一屆「2016高雄國際海事船舶暨國防工業展」,超過150個公民營單位涵蓋國防、船舶機械、海事工程、通信航儀,及綠色能源等領域,充分展現相關企業對於新政府「國艦造艦」國防自主政策的高度期待。

2016高雄國際海事船舶暨國防工業展,政府與業界多聚焦於國艦國造、潛艦國造議題,重視的是商機「量」的問題,但對於如何做好造船業普遍必須克服的材料及結構防蝕工程,確保船艦使用壽命、船舶及海上設施安全的「質」的問題,反而付之闕如、少受重視。

台灣四面環海,船艦及海事工程普遍面臨結構腐蝕造成降低使用壽命及提早維修的問題與挑戰,如未能重視防蝕課題「防微杜漸」,採用正確材料及必要防蝕作為,未來即使「國艦國造」、「潛艦國造」、「離岸風電」等政策果真落實,創造了可觀商機,但也可能因為結構腐蝕影響船艦及海事工程的正常使用及增加維修費用,由此政府政策美意不免打了折扣。

鋁合金材料近期獲大量用於造船及航太產業,在產業要求及熱處理等技術提升下,材料不斷推陳出新,目前國際船艇泛用鋁合金材料包括5083-H116、5083-H321規格,軍艦則慣用5083-H321鋁合金材料,但國內一般船艇則多為5083-O、5083-H112,據鋁合金材料專家指稱,雖然同是5083材料,但5083-H321、5083-112兩種規格對於船艦結構防蝕效果表現截然不同,前者展現高強度、高耐力、高耐蝕性能及焊接性能等特性,顯然適合海事上的使用如船舶或海上設施等;而5083-H112防蝕性表現遠不如5083-H321、H116,造成設備提早腐蝕而提前維修。根據材料專家的觀察,台灣造船業之所以普遍採用5083-H112,成本應不是主要考量,反而多是不了解材料特性與影響所致。

鋁合金材料專家表示,5083-H321、5083-H112兩種材料的抗腐蝕性之主要差異在於「組織晶界線」。H321是後段採用250℃X5H,將連續性的晶界線改變成不連續性「球化」狀態,但還必須維持抗拉強度305-385MPa、屈伏強度215-290MPa、延伸率10%,經鹽分侵蝕,不會直接貫穿晶界線,而達到晶裂的風險,相較於H112只有熱軋板完成的狀態,晶界線呈現連續性的組織,經鹽分侵蝕即易貫穿晶界線,而造成永久性的斷裂,其物性抗拉強度275MPa、降伏強度125MPa、延伸率12%。

至於5083-O材,雖然防腐蝕的效果等同於H321、H116,但5083-O材是一種退火材,其物性抗拉強度270MPa、屈服強度115MPa、延伸率16%,以上三種不同的材料狀態其耐力的比較H321、H116為215MPa;H112低於H321有42%之多,O材低於H321有46%之多,可見H112與O狀態是不足於展現強度,因此在美國鋁業規範ASTM,將5083-H112、O、H32歸類在ASTM-B209的規範中,應用在一般材的使用,對於船艦則是特別將5083-H321、H116規範於ASTM-B928,為船艦的專用鋁板。