Introduction à la classification des tôles pour construction navale laminées à chaud
Les tôles pour construction navale laminées à chaud sont des tôles en acier structural spécifiquement fabriquées pour la construction de coques de navires, de cloisons étanches, de ponts et d’autres structures marines, conformément strictement aux règles des bureaux de classification et aux normes internationales ces tôles sont disponibles dans une gamme complète de dimensions, avec des épaisseurs allant généralement de 3 mm à 300 mm, des largeurs de 600 mm à 4200 mm et des longueurs pouvant atteindre 18 000 mm la spécification la plus reconnue régissant les tôles pour construction navale est l’ASTM A131/A131M, qui couvre les tôles, profilés, barres et rivets en acier structural destinés principalement à la construction navale les matériaux couverts par cette spécification sont classés en deux groupes principaux : les aciers à résistance ordinaire et les aciers à haute résistance .
La catégorie des aciers à résistance ordinaire comprend les nuances A, B, D et E, chacune se distinguant par ses propriétés minimales spécifiées de ténacité au choc Charpy avec entaille en V, mesurées à différentes températures la catégorie des aciers à haute résistance comprend les nuances AH, DH, EH et FH, disponibles à plusieurs niveaux de résistance, avec des points de limite élastique minimaux spécifiés de 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) ou 57 ksi (390 MPa) cette classification systématique permet aux concepteurs navals et aux ingénieurs de sélectionner la nuance d’acier appropriée en fonction de l’emplacement structural spécifique, des charges de service prévues et des conditions environnementales auxquelles le navire sera soumis.
Matériaux et propriétés des tôles d’acier pour construction navale à résistance ordinaire
Les tôles d'acier pour construction navale à résistance ordinaire — grades A, B, D et E — partagent des exigences communes en matière de propriétés mécaniques, tout en différant principalement par leurs caractéristiques de ténacité au choc. Les quatre grades présentent tous une limite élastique minimale spécifiée de 34 ksi (235 MPa) et une résistance à la traction comprise entre 58 et 75 ksi (400 et 520 MPa) le grade A est le grade le plus élémentaire et ne requiert pas d’essai de résilience. L’acier du grade B, un acier courant à résistance à la traction, possède de bonnes propriétés de ténacité, une forte résistance à la corrosion ainsi d’excellentes propriétés d’usinage et de soudabilité l’acier du grade D subit un essai de résilience à -20 °C, tandis que l’acier du grade E — le grade à résistance ordinaire le plus élevé — est soumis à un essai de résilience à -40 °C. Pour les tôles d’une épaisseur inférieure ou égale à 40 mm, les états de livraison courants sont le laminage à l’air et le laminage contrôlé pour les tôles d’une épaisseur supérieure à 40 mm, la normalisation ou le traitement thermomécanique contrôlé (TMCP) sont requis afin d’améliorer la résistance et la ténacité .
La composition chimique des tôles pour coques de navires à résistance ordinaire est strictement contrôlée afin d’assurer des propriétés mécaniques et une soudabilité constantes. La nuance A contient généralement au maximum 0,21 % de carbone, 0,50 % de silicium et 0,60 % de manganèse, le phosphore et le soufre étant chacun limités à 0,035 %. Les nuances B, D et E présentent des limites similaires en carbone et en impuretés, la teneur en manganèse étant ajustée pour obtenir les propriétés mécaniques requises. Le rapport manganèse/carbone est maintenu supérieur à 2,5 afin d’assurer une résistance et une ténacité adéquates. Ces tôles offrent une excellente soudabilité, un contrôle rigoureux de leur composition chimique et de leurs propriétés mécaniques garantissant une qualité constante et fiable pour des applications marines exigeantes. lorsqu’elles sont soudées, il est présumé qu’une procédure de soudage adaptée à la nuance d’acier et à l’usage ou au service prévu sera utilisée. .
Matériaux et propriétés des tôles pour coques de navires à résistance supérieure
Plaques d’acier pour coques de navires à haute résistance — grades AH, DH, EH et FH — offrant des propriétés mécaniques supérieures pour des applications structurelles exigeantes dans la construction navale. Ces grades sont disponibles en plusieurs niveaux de résistance : 32 (limite élastique minimale de 315 MPa), 36 (limite élastique minimale de 355 MPa) et 40 (limite élastique minimale de 390 MPa) par exemple, les plaques d’acier AH36, DH36 et EH36 présentent une limite élastique minimale de 51 ksi (355 MPa) et une résistance à la traction comprise entre 71 et 90 ksi (510-650 MPa) la résistance accrue de ces grades permet d’utiliser des tôles de coque plus fines, réduisant ainsi le poids total du navire tout en préservant son intégrité structurelle . Chaque niveau de résistance est en outre divisé en fonction de grades de qualité correspondant aux températures d’essai de choc : Grade A (0 °C), Grade D (-20 °C), Grade E (-40 °C) et Grade F (-60 °C). Ce système de classification complet garantit que le grade d’acier approprié peut être sélectionné pour chaque composant structurel, des cloisons intérieures non critiques aux sections les plus sollicitées de la coque extérieure fonctionnant dans des environnements arctiques.
La composition chimique des tôles navires à haute résistance intègre des éléments micro-alliés afin d’obtenir des propriétés mécaniques améliorées. Ces grades contiennent jusqu’à 0,18 % de carbone, de 0,90 % à 1,60 % de manganèse, de 0,10 % à 0,50 % de silicium, tandis que le phosphore et le soufre sont chacun limités à 0,035 % . Des ajouts contrôlés de niobium (0,02-0,05 %), de vanadium (0,05-0,10 %), de titane (jusqu’à 0,02 %) et d’autres éléments contribuent au raffinement du grain et au durcissement par précipitation . Pour les applications nécessitant une résistance à la fissuration en feuillets, des aciers de qualité Z (par exemple, Z35) sont disponibles avec une réduction moyenne spécifiée minimale de la section dans un essai de traction à travers l’épaisseur de 35 % . L’état de livraison des tôles marines à haute résistance est critique : la livraison à l’état laminé n’est généralement pas autorisée. À la place, les tôles doivent être fournies à l’état normalisé, normalisé-laminé ou TMCP. Le procédé TMCP consiste en un laminage contrôlé suivi d’un refroidissement accéléré, produisant une microstructure à grains fins présentant une excellente ténacité, notamment à basse température. L’état thermique est clairement indiqué sur chaque plaque : « N » pour normalisé et « TMCP » pour traitement thermomécanique contrôlé. Ce contrôle rigoureux des conditions de transformation garantit que les tôles marines à haute résistance offrent la combinaison requise de résistance, de ténacité et de soudabilité, essentielle à la construction sûre et fiable des navires modernes et des structures offshore .
