Introduzione alla classificazione delle lamiere per costruzioni navali a caldo
Le lamiere per costruzioni navali a caldo sono lamiere strutturali in acciaio prodotte specificamente per la costruzione di scafi, paratie, ponti e altre strutture marine, realizzate nel rispetto rigoroso delle norme dei bureaux di classificazione e degli standard internazionali . Queste lamiere sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni, con spessori che vanno tipicamente da 3 mm a 300 mm, larghezze da 600 mm a 4200 mm e lunghezze fino a 18.000 mm . La specifica più diffusa e riconosciuta per le lamiere per navi è ASTM A131/A131M, che copre lamiere strutturali in acciaio, profili, barre e rivetti destinati principalmente alla costruzione navale i materiali conformi alla presente specifica sono suddivisi in due principali categorie: acciai a resistenza ordinaria e acciai ad alta resistenza .
La categoria a resistenza ordinaria comprende i gradi A, B, D ed E, ciascuno distinto dalle corrispondenti proprietà minime di tenacità all’urto Charpy V-notch a diverse temperature la categoria ad alta resistenza comprende i gradi AH, DH, EH e FH, disponibili in diversi livelli di resistenza con punti di snervamento minimi specificati pari a 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) o 57 ksi (390 MPa) questa classificazione sistematica consente ai progettisti navali e agli ingegneri di selezionare il grado di acciaio più idoneo in base alla specifica posizione strutturale, ai carichi operativi previsti e alle condizioni ambientali cui sarà sottoposta la nave.
Materiali e proprietà delle lamiere per costruzione navale a resistenza ordinaria
Le lamiere per navi a resistenza ordinaria — classi A, B, D ed E — condividono requisiti comuni di proprietà meccaniche, differendo principalmente per le caratteristiche di tenacità all’urto. Tutte e quattro le classi presentano una resistenza allo snervamento minima specificata di 34 ksi (235 MPa) e un intervallo di resistenza a trazione compreso tra 58 e 75 ksi (400–520 MPa) la classe A è la classe più basilare e non richiede prove di resilienza all’urto. L’acciaio di classe B, un acciaio comune con resistenza a trazione elevata, possiede buone proprietà di tenacità, un’elevata resistenza alla corrosione e ottime caratteristiche di lavorabilità e saldabilità l’acciaio di classe D è sottoposto a prove di resilienza all’urto a −20 °C, mentre l’acciaio di classe E — la classe di resistenza ordinaria più elevata — è provato a −40 °C. Per le lamiere di spessore fino a 40 mm incluso, gli stati di consegna più comuni sono la laminazione all’aria e la laminazione controllata per le lamiere di spessore superiore a 40 mm è richiesto il trattamento termico di normalizzazione o il processo termomeccanico controllato (TMCP) al fine di migliorare resistenza e tenacità .
La composizione chimica delle lamiere per navi a resistenza ordinaria è strettamente controllata per garantire proprietà meccaniche e saldabilità costanti. Il grado A contiene tipicamente al massimo lo 0,21% di carbonio, lo 0,50% di silicio e lo 0,60% di manganese, con fosforo e zolfo limitati ciascuno allo 0,035%. I gradi B, D ed E presentano limiti simili per il carbonio e le impurità, mentre il contenuto di manganese è regolato per ottenere le proprietà meccaniche richieste. Il rapporto manganese-carbonio è mantenuto superiore a 2,5 per garantire un’adeguata resistenza e tenacità. Le lamiere offrono un’eccellente saldabilità, grazie al rigoroso controllo della composizione chimica e delle proprietà meccaniche, che assicura una qualità costante e affidabile per applicazioni marittime impegnative. in fase di saldatura si presuppone l’utilizzo di una procedura di saldatura adeguata al grado di acciaio e all’uso o servizio previsto. .
Materiali e proprietà delle lamiere per navi ad alta resistenza
Lamiere per costruzione navale ad alta resistenza—gradi AH, DH, EH e FH—offrono proprietà meccaniche superiori per applicazioni strutturali impegnative nella costruzione di navi. Questi gradi sono disponibili in diversi livelli di resistenza: 32 (resistenza a snervamento minima di 315 MPa), 36 (resistenza a snervamento minima di 355 MPa) e 40 (resistenza a snervamento minima di 390 MPa) ad esempio, le lamiere in acciaio AH36, DH36 ed EH36 presentano una resistenza a snervamento minima di 51 ksi (355 MPa) e un intervallo di resistenza a trazione compreso tra 71 e 90 ksi (510–650 MPa) la maggiore resistenza di questi gradi consente l’impiego di lamiere per lo scafo più sottili, riducendo il peso complessivo della nave pur mantenendone l’integrità strutturale . Ogni livello di resistenza è ulteriormente suddiviso in base a categorie qualitative corrispondenti alle temperature dei test di impatto: Categoria A (0 °C), Categoria D (-20 °C), Categoria E (-40 °C) e Categoria F (-60 °C). Questo sistema di classificazione completo garantisce che possa essere selezionata la giusta qualità di acciaio per ogni componente strutturale, dai paratie interne non critiche alle sezioni più sollecitate dello scafo esterno operanti in ambienti artici.
La composizione chimica delle lamiere da costruzione navale ad alta resistenza incorpora elementi microleganti per ottenere le migliorate proprietà meccaniche. Queste qualità contengono carbonio fino allo 0,18%, manganese da 0,90% a 1,60%, silicio da 0,10% a 0,50%, con fosforo e zolfo limitati ciascuno allo 0,035%. . Aggiunte controllate di niobio (0,02-0,05%), vanadio (0,05-0,10%), titanio (fino allo 0,02%) e altri elementi contribuiscono al raffinamento del grano e al rinforzo per precipitazione. . Per applicazioni che richiedono resistenza alla fessurazione lamellare, è disponibile acciaio di qualità Z (ad esempio, Z35) con una riduzione media specificata minima dell’area nella prova di trazione attraverso lo spessore pari al 35% . La condizione di consegna per le lamiere navali ad alta resistenza è critica: la consegna in stato di laminazione non è generalmente ammessa. Le lamiere devono invece essere fornite in condizione normalizzata, normalizzata-laminata o TMCP. Il processo TMCP prevede una laminazione controllata seguita da un raffreddamento accelerato, producendo una microstruttura a grana fine con eccellente tenacità, in particolare a basse temperature. La condizione di trattamento termico è chiaramente indicata su ciascuna lamiera: "N" per normalizzata e "TMCP" per termomeccanicamente controllata. Questo rigoroso controllo delle condizioni di lavorazione garantisce che le lamiere navali ad alta resistenza offrano la combinazione richiesta di resistenza meccanica, tenacità e saldabilità, essenziale per la costruzione sicura e affidabile di navi moderne e strutture offshore .
