Pláty z oceli pro lodní stavbu: Komplexní klasifikace, materiálové vlastnosti a námořní aplikace

Úvod do ocelových plátů pro lodní stavbu

Ocelové pláty pro lodní stavbu, obvykle označované jako námořní ocelové pláty, jsou specializované horkoválcované ocelové výrobky vyrobené přesně podle stavebních pravidel a specifikací mezinárodních klasifikačních společností pro použití ve struktuře lodního trupu tyto pláty jsou obvykle vyrobeny z vysoce kvalitní uhlíkové oceli a nízkolegované oceli, jejichž konstrukce je zaměřena na odolnost vůči náročnému mořskému prostředí charakterizovanému chemickou korozi, elektrochemickou korozi a biologickým útokem mořských živočichů a mikroorganismů. Lodní pláty musí splňovat kombinaci klíčových vlastností: dostatečnou pevnost a houževnatost, dobré chování při nízkých teplotách, vynikající odolnost proti korozi a vynikající svařitelnost vyrábějí je hlavní ocelářské podniky po celém světě a jsou nezbytným materiálem pro stavbu téměř všech částí lodi – od trupu a paluby po přepážky a kýl .

Obecné a vysokopevnostní klasifikační systémy

Konstrukční lodní oceli jsou rozděleny do dvou hlavních kategorií podle jejich minimální meze kluzu: konstrukční oceli obecné pevnosti a konstrukční oceli vysoké pevnosti konstrukční oceli obecné pevnosti jsou rozděleny do čtyř jakostních tříd: A, B, D a E —všechny čtyři třídy mají stejnou mez kluzu (minimálně 235 N/mm²) a pevnost v tahu (400–520 N/mm²) . Rozdíl mezi třídami spočívá v jejich rázové houževnatosti při různých teplotách: třída A nepodléhá rázovému zkoušení (zkoušena při pokojové teplotě); třída B je zkoušena při 0 °C; třída D při –20 °C a třída E při –40 °C . Vysokopevnostní konstrukční ocel je dále rozdělena podle úrovní pevnosti a kvalitativních tříd. Úrovně pevnosti jsou označeny čísly: 32 (minimální mez kluzu 315 N/mm²), 36 (minimální mez kluzu 355 N/mm²) a 40 (minimální mez kluzu 390 N/mm²) . Každá úroveň pevnosti je dostupná ve čtyřech kvalitativních třídách – A, D, E a F – které odpovídají teplotám rázového zkoušení 0 °C, –20 °C, –40 °C a –60 °C. Mezi běžné vysokopevnostní třídy patří AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 a EH40 písmenné předpony udávají úroveň houževnatosti: „A“ pro 0 °C, „D“ pro −20 °C, „E“ pro −40 °C a „F“ pro −60 °C, přičemž třída F nabízí nejvyšší houževnatost.

Mezinárodní normy a schválení klasifikačních společností

Pláty pro lodní stavbu musí být certifikovány mezinárodně uznávanými klasifikačními společnostmi, aby byla zajištěna shoda s přísnými bezpečnostními a kvalitními standardy. Mezi hlavní klasifikační společnosti patří ABS (American Bureau of Shipping), LR (Lloyd’s Register), DNV (Det Norske Veritas), Bv (Bureau Veritas), Ccs (China Classification Society), GL(Germanischer Lloyd), NK (Nippon Kaiji Kyokai) Kr (korejský registr) a RINA (italský námořní registr) mezinárodní normy, které především upravují lodní plechy, zahrnují ASTM A131 (převládající americká norma pro konstrukční ocel používanou ve stavebnictví lodí), GB/T 712 (čínská norma pro ocel používanou ve stavebnictví lodí) a EN 10225 (evropská norma pro ocelové konstrukce pro offshore aplikace) . ASTM A131 pokrývá třídy A, B, D, E, AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 a EH40 . Čínská norma GB/T 712 stanovuje obecné pevnostní třídy CCSA, CCSB, CCSC a CCSD, stejně jako vysoce pevnostní třídy CCS-A32 a CCS-A36 . Desky mohou být dodávány v různých stavech v závislosti na třídě: řízeně válené, normalizované nebo tepelně-mechanicky řízeně zpracované (TMCP) .

Rozměrové specifikace a rozsahy tloušťky

Pláty pro lodní stavbu se vyrábějí v širokém rozsahu rozměrů, aby vyhovovaly různým velikostem lodí a konstrukčním požadavkům. Typický rozsah tloušťky je od 4 mm do 260 mm , šířka od 1200 mm do 4000 mm a délka od 3000 mm do 18000 mm pro specializované aplikace lze vyrábět desky tloušťky až 300 mm nebo dokonce 450 mm. Obecné pevnostní třídy A, B, D a E jsou obvykle dostupné v tloušťkách až 22 mm. Vysokopevnostní třídy AH32 a AH36 se běžně dodávají v různých rozsazích tloušťek, přičemž desky s tloušťkou přesahující 30 mm jsou snadno dostupné. mechanické vlastnosti lodních desek se mění v závislosti na jejich tloušťce a pravidla klasifikačních společností stanovují pro každou třídu maximální povolenou tloušťku. Pro desky s tloušťkou přesahující 30 mm je před svařováním obvykle vyžadováno předehřátí na teplotu 120–150 °C. .

Aplikace v různých typech lodí a konstrukčních prvcích

Lodní ocelové desky jsou základním materiálem používaným při stavbě téměř všech částí lodi. . Obecné pevnostní třídy A a B se používají především pro méně kritické konstrukční součásti a tvoří přibližně 90 % celkové výroby lodních plechů. Tyto třídy se běžně uplatňují při stavbě horních palub, přepážek, poklopkových vík a nekritických částí trupu. .

Vysokopevnostní třídy AH32, DH32, EH32, AH36, DH36 a EH36 se používají pro základní konstrukční součásti, jako jsou trup, paluby, podélné přepážky a poklopková víka tankerů, lodí pro dopravu sypkých nákladů, kontejnerových lodí a LNG tankerů . Tyto vysokopevnostní plechy jsou ceněny zejména svou vynikající svařitelností a často se používají při výrobě nejvíce namáhaných nosných prvků lodí například ocel třídy AH36 (mezní pevnost v tahu ≥355 MPa) umožňuje tenčí pláštění trupu, čímž se hmotnost oceli u velkých kontejnerových lodí sníží o 15–20 % konkrétní aplikace zahrnují podélné přepážky, horní řady plechů sousedící se silnými palubami a další silně namáhané oblasti v offshoreovém sektoru se lodní plechy používají pro offshoreové ropné vrtací plošiny , spoje potrubí na plošinách a další námořní konstrukce u LNG lodí, které vyžadují materiály odolné při teplotě –162 °C, se pro membránové nádrže používá ocel s obsahem 9 % niklu, zatímco pro sekundární konstrukce, které vyžadují zkoušky rázové houževnatosti při –40 °C, jsou stanoveny třídy ASTM A131 lodní plechy jsou také nezbytné pro kontejnerové lodě, lodě pro sypké náklady, křižníky, trajekty a jachty výběr vhodných tříd oceli závisí na konstrukční poloze, předpokládaném zatížení a provozním prostředí lodi, čímž se zajišťuje bezpečný a spolehlivý provoz po celou dobu životnosti lodi.