Materiál a materiálové vlastnosti lodních plechů za tepla válcovaných

Úvod do klasifikace horkoválcovaných lodních plátů

Horkoválcované lodní pláty jsou konstrukční ocelové pláty určené speciálně pro výrobu lodních trupů, přepážek, palub a dalších námořních konstrukcí; vyrábějí se přísně podle pravidel klasifikačních společností a mezinárodních norem tyto pláty jsou dostupné v komplexní škále rozměrů, jejich tloušťka se obvykle pohybuje v rozmezí 3 mm až 300 mm, šířka od 600 mm do 4200 mm a délka až 18 000 mm nejrozšířenější specifikací, která lodní pláty upravuje, je ASTM A131/A131M, která se týká konstrukčních ocelových plátů, profilů, tyčí a nýtů určených primárně pro použití při stavbě lodí materiály podle této specifikace jsou rozděleny do dvou hlavních skupin: oceli běžné pevnosti a oceli vyšší pevnosti .

Kategorie ocelí běžné pevnosti zahrnuje třídy A, B, D a E, které se od sebe liší stanovenou minimální houževnatostí při rázu pomocí Charpyho V-zářezu při různých teplotách kategorie ocelí vyšší pevnosti zahrnuje třídy AH, DH, EH a FH, které jsou dostupné v několika úrovních pevnosti s požadovanými minimálními mezemi kluzu 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) nebo 57 ksi (390 MPa) toto systematické zařazení umožňuje konstruktérům lodí a inženýrům vybrat vhodnou třídu oceli na základě konkrétního umístění v konstrukci, předpokládaných provozních zatížení a environmentálních podmínek, kterým bude loď vystavena.

Materiály a vlastnosti lodních plechů běžné pevnosti

Pláty lodních konstrukcí běžné pevnosti – třídy A, B, D a E – mají společné požadavky na mechanické vlastnosti, avšak liší se především charakteristikami rázové houževnatosti. Všechny čtyři třídy vykazují minimální stanovenou mez kluzu 34 ksi (235 MPa) a rozmezí pevnosti v tahu 58–75 ksi (400–520 MPa) třída A je nejzákladnější třídou a nepodléhá zkouškám rázové houževnatosti. Ocel třídy B, která je běžnou ocelí s vysokou pevností v tahu, má dobré vlastnosti houževnatosti, vysokou odolnost proti korozi a vynikající zpracovatelnost i svařitelnost ocel třídy D je podrobena zkoušce rázové houževnatosti při teplotě –20 °C, zatímco ocel třídy E – nejvyšší třída běžné pevnosti – je testována při teplotě –40 °C. U plátů tloušťky do 40 mm včetně jsou běžnými stavy dodávky válcování ve vzduchu a řízené válcování u plátů s tloušťkou nad 40 mm je vyžadováno normalizování nebo tepelnomechanické řízené zpracování (TMCP), aby se zvýšila pevnost a houževnatost .

Chemické složení lodních plechů běžné pevnosti je přísně regulováno, aby se zajistily stálé mechanické vlastnosti a svařitelnost. Třída A obvykle obsahuje maximálně 0,21 % uhlíku, 0,50 % křemíku a 0,60 % manganu, přičemž obsah fosforu a síry je omezen na 0,035 % každý. Třídy B, D a E mají podobná omezení uhlíku a nečistot, přičemž obsah manganu je upraven tak, aby byly dosaženy požadované mechanické vlastnosti. Poměr manganu k uhlíku je udržován nad 2,5, aby byla zajištěna dostatečná pevnost a houževnatost. Plechy vykazují vynikající svařitelnost; přísná kontrola chemického složení i mechanických vlastností zaručuje stálou a spolehlivou kvalitu pro náročné námořní aplikace. při svařování se předpokládá použití svařovacího postupu vhodného pro danou třídu oceli a pro zamýšlené použití nebo provoz. .

Materiály a vlastnosti lodních plechů vyšší pevnosti

Vysoce pevné lodní plechy – třídy AH, DH, EH a FH – nabízejí vynikající mechanické vlastnosti pro náročné konstrukční aplikace v lodní stavbě. Tyto třídy jsou dostupné v několika úrovních pevnosti: 32 (minimální mez kluzu 315 MPa), 36 (minimální mez kluzu 355 MPa) a 40 (minimální mez kluzu 390 MPa) například plechy z oceli tříd AH36, DH36 a EH36 mají minimální mez kluzu 51 ksi (355 MPa) a mez pevnosti v tahu v rozmezí 71–90 ksi (510–650 MPa) vyšší pevnost těchto tříd umožňuje použít tenčí pláště lodí, čímž se snižuje celková hmotnost plavidla při zachování jeho konstrukční integrity každá úroveň pevnosti je dále rozdělena podle tříd kvality odpovídajících teplotám nárazové zkoušky: třída A (0 °C), třída D (−20 °C), třída E (−40 °C) a třída F (−60 °C). Tento komplexní klasifikační systém zajišťuje, že pro každou konstrukční součást – od nekritických vnitřních přepážek po nejvíce namáhané vnější části trupu provozované v arktickém prostředí – lze vybrat vhodnou třídu oceli.

Chemické složení lodních plechů vyšší pevnosti obsahuje mikrolegující prvky, které umožňují dosažení zlepšených mechanických vlastností. Tyto třídy obsahují uhlík až 0,18 %, mangan v rozmezí 0,90 až 1,60 %, křemík v rozmezí 0,10 až 0,50 %, přičemž fosfor a síra jsou omezeny na 0,035 % každý. řízené přídavky niobu (0,02–0,05 %), vanadu (0,05–0,10 %), titanu (až 0,02 %) a dalších prvků přispívají ke zjemnění zrna a k precipitačnímu zpevnění. pro aplikace vyžadující odolnost proti vrstevnatému trhání je k dispozici ocel třídy Z (např. Z35) s minimální stanovenou průměrnou redukcí průřezu při tahovém zkoušení ve směru tloušťky 35 % dodací stav vysoce pevných lodních plechů je rozhodující: dodávka v stavu po válcování obvykle není povolena. Místo toho musí být plechy dodány v normalizovaném, normalizovaně válcovaném nebo TMCP stavu. TMCP zahrnuje řízené válcování následované urychleným chlazením, čímž vzniká jemnozrnná mikrostruktura s vynikající houževnatostí, zejména při nízkých teplotách. Stav tepelného zpracování je jasně označen na každém plechu – „N“ pro normalizovaný stav a „TMCP“ pro tepelně-mechanicky řízený proces. Tato přísná kontrola podmínek zpracování zajistí, že vysoce pevné lodní plechy poskytují požadovanou kombinaci pevnosti, houževnatosti a svařitelnosti, která je nezbytná pro bezpečnou a spolehlivou výstavbu moderních lodí a offshore konstrukcí .