-Laserplattierungstechnologie ermöglicht die Verbesserung der Leistung von Schiffsausrüstungen über den gesamten Lebenszyklus

I. Herausforderungen für die Industrie und zentrale Bedürfnisse

Schiffstechnische Ausrüstungen sind lange Zeit starker Salzsprühnebelkorrosion, biologischem Befall, hohen Druckstößen und extremen Temperaturunterschieden ausgesetzt, was zu Versagensproblemen wie Verschleiß, Korrosion und Ermüdungsrissen bei Schlüsselkomponenten führt. Statistiken zufolge entfallen etwa 60% der Kosten für die Instandhaltung von Schiffen auf die Reparatur von Oberflächenschäden, wobei herkömmliche Reparaturtechnologien (wie Auftragen und Galvanisieren) Mängel wie große thermische Verformung, geringe Haftfestigkeit und kurze Lebensdauer der Beschichtung aufweisen712.

Mit dem Ziel, die Probleme in diesem Bereich zu beheben, nutzt unser Unternehmen die Laserauftragsschweißtechnologie als Kernstück, kombiniert den synchronen Pulverzuführungsprozess und kundenspezifisches Legierungspulver und bietet einen umfassenden Prozessservice von der Reparatur alter Teile bis zur Vorverstärkung neuer Produkte an. Dadurch können Schlüsselkomponenten wie Schiffsantriebssysteme, Decksmaschinen und Rumpfstrukturen eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit um das 5-10-fache, eine verlängerte Lebensdauer gegen Salzsprühnebelkorrosion von bis zu 15 Jahren und eine “Hochtemperaturstabilität von über 800℃” erreichen.

Ⅱ. Klassifizierung der Kernkomponenten und Anforderungen an die Oberflächenbehandlung

1. Antriebssystem

Propeller und Antriebswelle:

Anforderungen: Anti-Kavitation (lineare Geschwindigkeit ≥ 30m/s), Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser (Cl-Konzentration 3,5%) und Schutz vor biologischem Befall.

Technische Lösung: Laserauftragsschweißen von Cr3C2-NiCr-Verbundwerkstoff, Härte HRC 55-60, Haftfestigkeit ≥ 400MPa, bestandener ASTM G48-Salzsprühtest und DNVGL-RP-0416-Schiffszertifizierung.

Schaufeln des Turboladers:

Anforderungen: hohe Temperaturbeständigkeit (600-800℃), Beständigkeit gegen Sulfidoxidation (schwefelhaltige Brennstoffumgebung).

Technische Lösung: Es wird die Nickelbasislegierung Inconel 625 verwendet, die eine Temperaturbeständigkeit von 1000℃ und eine 70%-Reduktion der Sulfidoxidationsrate aufweist.

2. Decksmaschinen

Ankergang/Windradantriebswelle:

Anforderungen: Abriebschutz (Sand- und Kiesaufprall), Mikroverschleißschutz (Wechsellast).

Technische Lösung: Gradientenplattierung WC-10Co-4Cr-Beschichtung, Oberflächenhärte HRC 65, untere Pufferschicht aus FeCrNiMoB, 3fach erhöhte Schlagzähigkeit.

Innenwand des Hydraulikzylinders:

Anforderung: Beständigkeit gegen Korrosion durch Seewasser, Wiederherstellung der Genauigkeit der Dichtfläche (Ra≤0,8μm).

Technische Lösung: Koaxiales Laser-Pulver-Auftragschweißen von rostfreiem 316L-Stahl + Nano-Al2O3-Verstärkungsschicht, Porosität ≤1%, 4-fach erhöhte Lochfraßbeständigkeit.

3. Rumpf und besondere Struktur

Ballastschott/Seewasserventil:

Anforderung: antimikrobielle Korrosion (SRB-Bakterien), elektrochemische Korrosionsbeständigkeit (Kontrolle der Potentialdifferenz).

Technische Lösung: kalt gespritzte Ta (Tantal) Beschichtung, konzentrierte Salzsäure Korrosionsbeständigkeit Lebensdauer von mehr als 10 Jahren, im Einklang mit NORSOK M-001 Standard.

Auskleidung von LNG-Tanks:

Anforderung: Beständigkeit gegen -162℃-Tieftemperatur-Sprödigkeit, Beständigkeit gegen Methandurchdringung.

Technische Lösung: Laserauftragsschweißen einer Nickelbasislegierung + Verstärkungsschicht aus Keramikfasern, Wärmeausdehnungskoeffizient entsprechend 9Ni-Stahl, Kerbschlagarbeit ≥100J.

III. Vorteile der Laserstrahl-Auftragschweißtechnik und Werkstoffsystem

1. Wesentliche technische Vorteile

Metallurgische Bindung: Verdünnungsrate ≤5%, Haftfestigkeit erreicht mehr als 95% des Substrats, vollständig lösen das Problem der traditionellen Galvanik Peeling.

Präzision im Mikrometerbereich: Sechs-Achsen-Roboter mit koaxialer Pulverzufuhr für die Reparatur komplexer gekrümmter Oberflächen (z. B. dreidimensionale Konturen von Propellerflügeln) im 0,1-mm-Bereich.

Niedertemperaturverfahren: Wärmeeinflusszone des Substrats ≤0,3 mm, wodurch eine thermische Verformung von Rumpfstrukturen aus Aluminiumlegierungen (z. B. Aufbauten) vermieden wird.

2. Materialauswahl und Leistungsanpassung

IV. Full-Process-Service und Qualitätskontrolle

1. Verfahren zur Reparatur von Altteilen

Bewertung der Schäden:

Einsatz eines Industrieendoskops zur Erkennung von Mikrorissen in der Antriebswelle und 3D-Scannen zur Rekonstruktion der Propellergeometrie (Genauigkeit ±0,05 mm).

Prozessgestaltung:

Anpassung von Materialien und Parametern auf der Grundlage der Datenbank für Arbeitsbedingungen (einschließlich mehr als 2000 Schiffsfälle), z. B. Leistung (2-6 kW), Pulverfördermenge (10-50 g/min).

Implementierung vor Ort:

Der mobile Arbeitsplatz für das Laserstrahl-Auftragschweißen unterstützt die Arbeiten vor Ort am Dock und ist mit einem Pulverrückgewinnungssystem ausgestattet (Nutzungsgrad ≥90%).

Nachbearbeitungszertifizierung:

Elektrolytisches Polieren (Ra≤0,4μm) + Eindringprüfung (ASTM E1417) + Salzsprühtest (3000 Stunden).

2. Vorverstärkungsprozess für neue Produkte

Kurbelwelle für Schiffsdieselmotoren: Substrat 42CrMo + Beschichtung Stellite 6, Oberflächenhärte HRC 55, Erhöhung der Dauerfestigkeit auf 20.000 Stunden (ursprünglich 12.000 Stunden).

Tauchfähiger Druckkörper: Substrat aus Titanlegierung + laserbeschichtete korrosionsbeständige Ta (Tantal)-Schicht, beständig gegen 1000 m Tiefseedruck, mit DNV GL-Zertifizierung für Tauchfähigkeit.

V. Fälle internationaler Zusammenarbeit und Vorteile

1. Reparatur der Antriebswelle für nordische Kreuzfahrten

Problem: Die Propellerwelle war aufgrund von Kavitation um 2 mm im Durchmesser reduziert, und die Kosten für einen einmaligen Austausch beliefen sich auf 1,2 Millionen Euro.

Lösung: Laserplattieren einer Cr3C2-NiCr-Beschichtung (Dicke 3 mm), die Kavitationsrate wurde nach der Reparatur auf 0,1 mm/Jahr reduziert.

Ergebnis: Die Reparaturkosten betragen nur 20% des neuen Teils, und es wurde von Lloyd's Register zertifiziert.

2. Verstärkung der Lagertanks für LNG-Tanker im Nahen Osten

Anforderung: Beständigkeit gegen Methandurchdringung und Tieftemperatursprödigkeit der Auskleidung bei -162℃.

Lösung: Neues Produkt mit Vorverkleidung aus Nickelbasislegierung und Keramikfaserschicht, Reduzierung der thermischen Belastung durch 40% und Verlängerung der Lebensdauer auf 25 Jahre.

Vorteile: Verringerung der jährlichen Betriebs- und Wartungskosten der Kunden um $1,8 Mio. USD und Verringerung der Kohlenstoffemissionen um 35%.

VI. Technisches Engagement und künftige Ausrichtung

Als zuverlässiger Partner in der Oberflächentechnik im Bereich der globalen Schiffstechnik versprechen wir:

Keine geopolitischen Beschränkungen: Wir halten uns an die ITAR-Vorschriften und bieten unsere Dienste für die wichtigsten Schiffbaustandorte wie Europa, Südostasien und den Nahen Osten an.

Intelligentes Upgrade: Entwicklung von KI-gesteuerten Laserauftragsschweißrobotern, die die Morphologie des Schmelzbades in Echtzeit überwachen und Leistung und Pulverzufuhrrate dynamisch optimieren.

Umweltfreundliche Herstellung: Reduzieren Sie den Verbrauch von Metallressourcen um 70% durch Wiederaufbereitung und unterstützen Sie Ihre Kunden bei der Erreichung der IMO-2030-Ziele zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen.

Damit sich jedes riesige Schiff in den stürmischen Wellen sicher fortbewegen kann, setzen wir innovative Technik und höchste Handwerkskunst ein, um die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Schiffsausrüstung zu schützen.