Εισαγωγή στα πλακοειδή χάλυβα για ναυπηγικές εφαρμογές
Τα πλακοειδή χάλυβα για ναυπηγικές εφαρμογές, που αναφέρονται συνήθως ως πλακοειδή χάλυβα για ναυτικές εφαρμογές, είναι ειδικά προϊόντα ζεστού κυλίνδρου χάλυβα που κατασκευάζονται αυστηρά σύμφωνα με τους κανονισμούς και τις προδιαγραφές κατασκευής των διεθνών οργανισμών ταξινόμησης, για χρήση στις κατασκευές του καταστρώματος των πλοίων . Αυτές οι πλάκες κατασκευάζονται συνήθως από υψηλής ποιότητας ανθρακούχο χάλυβα και χαμηλοσύνθετο χάλυβα, με σχεδιασμό που τους επιτρέπει να αντέχουν στο απαιτητικό θαλάσσιο περιβάλλον, το οποίο χαρακτηρίζεται από χημική διάβρωση, ηλεκτροχημική διάβρωση και βιολογική επίθεση από θαλάσσια ζωή και μικροοργανισμούς. Οι πλάκες για πλοία πρέπει να διαθέτουν συνδυασμό κρίσιμων ιδιοτήτων: επαρκή αντοχή και ταχύτητα, καλή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες, εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και υψηλή συγκολλησιμότητα . Παράγονται από κύρια χαλυβουργεία σε όλο τον κόσμο και αποτελούν απαραίτητα υλικά για την κατασκευή σχεδόν κάθε τμήματος ενός πλοίου, από το κύτος και το κατάστρωμα μέχρι τα διαχωριστικά τοιχώματα και την πλωτήρα .
Γενικά Συστήματα Αντοχής και Υψηλής Αντοχής
Οι δομικοί χάλυβες για ναυπηγική χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες με βάση την ελάχιστη οριακή αντοχή τους: δομικός χάλυβας γενικής αντοχής και δομικός χάλυβας υψηλής αντοχής . Ο δομικός χάλυβας γενικής αντοχής χωρίζεται σε τέσσερις βαθμούς ποιότητας: Α, Β, Δ και Ε —όλες οι τέσσερις βαθμίδες έχουν την ίδια αντοχή σε διαρροή (ελάχιστη 235 N/mm²) και αντοχή σε εφελκυσμό (400–520 N/mm²) . Η διαφορά μεταξύ των βαθμίδων οφείλεται στην αντοχή τους σε κρούση σε διαφορετικές θερμοκρασίες: η βαθμίδα Α δεν απαιτεί δοκιμή κρούσης (δοκιμάζεται σε θερμοκρασία δωματίου), η βαθμίδα Β δοκιμάζεται στους 0°C, η βαθμίδα D στους -20°C και η βαθμίδα Ε στους -40°C . Ο υψηλής αντοχής δομικός χάλυβας διαιρείται περαιτέρω ανά επίπεδα αντοχής και βαθμίδες ποιότητας. Τα επίπεδα αντοχής καθορίζονται με αριθμούς: 32 (ελάχιστη αντοχή σε διαρροή 315 N/mm²), 36 (ελάχιστη αντοχή σε διαρροή 355 N/mm²) και 40 (ελάχιστη αντοχή σε διαρροή 390 N/mm²) . Κάθε επίπεδο αντοχής διατίθεται σε τέσσερις βαθμίδες ποιότητας—Α, D, Ε και F—που αντιστοιχούν σε θερμοκρασίες δοκιμής κρούσης 0°C, -20°C, -40°C και -60°C αντίστοιχα. Συνηθισμένες βαθμίδες υψηλής αντοχής περιλαμβάνουν AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 και EH40 . Τα γράμματα προθέματος υποδεικνύουν το επίπεδο αντοχής: «Α» για 0°C, «D» για -20°C, «E» για -40°C και «F» για -60°C, με την Τάξη F να προσφέρει την υψηλότερη αντοχή.
Διεθνή Πρότυπα και Εγκρίσεις Ναυτιλιακών Εταιρειών Ταξινόμησης
Οι χάλυβες πλάκες για ναυπηγικές εφαρμογές πρέπει να πιστοποιούνται από διεθνώς αναγνωρισμένες ναυτιλιακές εταιρείες ταξινόμησης για να διασφαλίζεται η συμμόρφωση με αυστηρά πρότυπα ασφάλειας και ποιότητας. Οι κύριες ναυτιλιακές εταιρείες ταξινόμησης περιλαμβάνουν ABS (American Bureau of Shipping), - Ναι. (Lloyd's Register), DNV (Det Norske Veritas), Βv (Bureau Veritas), Ατ (China Classification Society), GL(Germanischer Lloyd), NK (Nippon Kaiji Kyokai) Kr (Κορεατικό Μητρώο) και RINA (Ιταλικό Ναυτικό Μητρώο) . Οι κύριες διεθνείς προδιαγραφές που διέπουν τις πλάκες για πλοία περιλαμβάνουν ASTM A131 (η κυρίαρχη αμερικανική προδιαγραφή για δομικό χάλυβα πλοίων), GB/T 712 (η κινεζική προδιαγραφή για χάλυβα ναυπηγικής), και EN 10225 (η ευρωπαϊκή προδιαγραφή για χάλυβα οφσόρ οικοδομικών κατασκευών) . Η προδιαγραφή ASTM A131 καλύπτει τους βαθμούς A, B, D, E, AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 και EH40 . Η κινεζική προδιαγραφή GB/T 712 καθορίζει βαθμούς γενικής αντοχής CCSA, CCSB, CCSC και CCSD, καθώς και βαθμούς υψηλής αντοχής CCS-A32 και CCS-A36 . Οι πλάκες μπορούν να παραδοθούν σε διάφορες καταστάσεις, ανάλογα με τον βαθμό: ελεγχόμενης κύλισης, κανονικοποιημένες ή υπό ελεγχόμενη θερμομηχανική επεξεργασία (TMCP) .
Διαστασιακές προδιαγραφές και εύρη πάχους
Οι χαλυβδοπλάκες για ναυπηγική χρήση κατασκευάζονται σε ευρύ φάσμα διαστάσεων για να καλύπτουν διάφορα μεγέθη πλοίων και διαφορετικές δομικές απαιτήσεις. Τα τυπικά εύρη πάχους κυμαίνονται από 4 mm έως 260 mm , με πλάτος από 1200 mm έως 4000 mm και μήκος από 3000 mm έως 18000 mm για ειδικές εφαρμογές, οι πλάκες μπορούν να παραχθούν με πάχος έως 300 mm ή ακόμη και 450 mm. Οι γενικές κατηγορίες αντοχής A, B, D και E είναι συνήθως διαθέσιμες σε πάχη έως 22 mm. Οι υψηλής αντοχής κατηγορίες AH32 και AH36 παρέχονται συνήθως σε διάφορα εύρη πάχους, με πλάκες πάχους μεγαλύτερου των 30 mm να είναι εύκολα διαθέσιμες οι μηχανικές ιδιότητες των πλακών για ναυπηγικές εφαρμογές μεταβάλλονται ανάλογα με το πάχος, ενώ οι κανονισμοί των ταξινομικών εταιρειών καθορίζουν τα μέγιστα επιτρεπόμενα πάχη για κάθε κατηγορία. Για πάχη μεγαλύτερα των 30 mm, απαιτείται συνήθως προθέρμανση σε θερμοκρασία 120–150 °C πριν από τη συγκόλληση .
Εφαρμογές σε όλους τους τύπους πλοίων και δομικά στοιχεία
Οι ναυπηγικοί χάλυβες σε μορφή πλακών αποτελούν βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή σχεδόν όλων των τμημάτων ενός πλοίου . Οι γενικές κατηγορίες αντοχής Α και Β χρησιμοποιούνται κυρίως για λιγότερο κρίσιμα δομικά στοιχεία, αποτελώντας περίπου το 90% της συνολικής παραγωγής πλακών για πλοία. Αυτές οι κατηγορίες εφαρμόζονται συνήθως στην κατασκευή ανωτέρων καταστρωμάτων, διαχωριστικών τοιχωμάτων, καλυμμάτων θαλάμων και μη κρίσιμων τμημάτων του κύτους. Οι πλάκες κατηγορίας D και E, με την ανώτερη αντοχή τους σε χαμηλές θερμοκρασίες, προδιαγράφονται για πιο απαιτητικές εφαρμογές, όπως τα εξωτερικά τοιχώματα του κύτους, τα καταστρώματα αντοχής και τα κρίσιμα δομικά στοιχεία που λειτουργούν σε ψυχρότερα περιβάλλοντα .
Κατηγορίες υψηλής αντοχής AH32, DH32, EH32, AH36, DH36 και EH36 χρησιμοποιούνται για βασικά δομικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του κύτους, των καταστρωμάτων, των διαμήκων διαχωριστικών τοιχωμάτων και των καλυμμάτων θαλάμων των δεξαμενόπλοιων, ορυκτοφόρων, δοχείων μεταφοράς και πλοίων μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG) . Αυτές οι πλάκες υψηλής αντοχής εκτιμώνται ιδιαίτερα για την εξαιρετική τους συγκολλησιμότητα και χρησιμοποιούνται συχνά για την κατασκευή των πιο κρίσιμων στοιχείων φέροντος οργανισμού των πλοίων για παράδειγμα, ο χάλυβας AH36 (όριο υπερροής ≥355 MPa) επιτρέπει λεπτότερη πλάκα για το κύτος του πλοίου, μειώνοντας το βάρος του χάλυβα κατά 15–20% σε μεγάλα δοχεία μεταφοράς εμπορευμάτων συγκεκριμένες εφαρμογές περιλαμβάνουν πλάκες διαμήκους φράγματος, ανώτερες λωρίδες που συνορεύουν με τις δομικές κατασκευές, καθώς και άλλες περιοχές υψηλής τάσης στον τομέα των υπεράκτιων εγκαταστάσεων, οι πλάκες πλοίων χρησιμοποιούνται για υπεράκτια πλατφόρμα εξόρυξης πετρελαίου , συνδέσμους σωλήνων πλατφόρμας και άλλες θαλάσσιες κατασκευές για τα πλοία μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG), τα οποία απαιτούν υλικά για περιέκτες σε θερμοκρασία -162°C, χρησιμοποιείται χάλυβας με 9% νικέλιο για τις μεμβράνες των δεξαμενών, ενώ οι βαθμίδες ASTM A131 προδιαγράφονται για δευτερεύουσες κατασκευές που απαιτούν δοκιμές κρούσης σε -40°C οι πλάκες πλοίων είναι επίσης απαραίτητες για πλοία μεταφοράς δοχείων, πλοία μεταφοράς χύδην φορτίων, κρουαζιέρες, πλοία επιβατών και γιότες η επιλογή των κατάλληλων βαθμίδων χάλυβα εξαρτάται από τη δομική θέση, τα προβλεπόμενα φορτία και το λειτουργικό περιβάλλον του πλοίου, διασφαλίζοντας ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του πλοίου.
