Inleiding tot de classificatie van warmgewalste scheepsplaten
Warmgewalste scheepsplaten zijn constructiestaalplaten die specifiek zijn vervaardigd voor de bouw van scheepshuizen, schotten, dekken en andere maritieme constructies, en worden geproduceerd in strikte overeenstemming met de regels van classificatiebureaus en internationale normen . Deze platen zijn verkrijgbaar in een uitgebreid scala aan afmetingen, met diktes die meestal variëren van 3 mm tot 300 mm, breedtes van 600 mm tot 4200 mm en lengtes tot maximaal 18.000 mm . De meest erkende specificatie voor scheepsplaten is ASTM A131/A131M, die constructiestaalplaten, profielen, staven en klinknagels omvat die hoofdzakelijk bestemd zijn voor gebruik bij de bouw van schepen materialen onder deze specificatie zijn onderverdeeld in twee hoofdgroepen: gewone sterkte-stalen en hogere sterkte-stalen .
De groep gewone sterkte omvat de kwaliteiten A, B, D en E, die elk worden onderscheiden door hun gespecificeerde minimale Charpy V-groefslagtaaiheidseigenschappen bij verschillende temperaturen de groep hogere sterkte omvat de kwaliteiten AH, DH, EH en FH, beschikbaar in meerdere sterkteniveaus met een gespecificeerd minimum vloeigrens van 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) of 57 ksi (390 MPa) deze systematische indeling stelt scheepsontwerpers en ingenieurs in staat de juiste staalkwaliteit te selecteren op basis van de specifieke constructielocatie, de verwachte bedrijfsbelastingen en de milieuomstandigheden waaraan het schip zal worden blootgesteld.
Plaatmateriaal voor schepen met gewone sterkte en eigenschappen
Gewone staalplaten voor scheepsbouw — kwaliteiten A, B, D en E — delen gemeenschappelijke mechanische eigenschappen, maar verschillen voornamelijk in hun slagvastheidseigenschappen. Alle vier de kwaliteiten vertonen een minimale gespecificeerde vloeigrens van 34 ksi (235 MPa) en een treksterktebereik van 58–75 ksi (400–520 MPa) . Kwaliteit A-staal is de meest basisvorm en vereist geen slagproeven. Kwaliteit B-staal, een veelgebruikt staal met hoge treksterkte, heeft goede taaiheidseigenschappen, sterke corrosieweerstand en uitstekende bewerkings- en lasbaarheidseigenschappen . Kwaliteit D-staal ondergaat slagproeven bij –20 °C, terwijl kwaliteit E-staal — de hoogste kwaliteit binnen de gewone sterkteklassen — wordt getest bij –40 °C. Voor platen met een dikte tot en met 40 mm zijn luchtgekoelde en gecontroleerd gewalste leveringsstaten gebruikelijk . Voor platen met een dikte boven de 40 mm is normaliseren of thermomechanisch gecontroleerd bewerken (TMCP) vereist om de sterkte en taaiheid te verbeteren .
De chemische samenstelling van scheepsplaten van gewone sterkte wordt streng gecontroleerd om consistente mechanische eigenschappen en lasbaarheid te garanderen. Kwaliteit A bevat doorgaans maximaal 0,21 % koolstof, 0,50 % silicium en 0,60 % mangaan, terwijl fosfor en zwavel elk tot 0,035 % zijn beperkt. Kwaliteiten B, D en E hebben vergelijkbare grenswaarden voor koolstof en onzuiverheden, waarbij het mangaangehalte wordt aangepast om de vereiste mechanische eigenschappen te bereiken. De verhouding mangaan-tot-koolstof wordt boven 2,5 gehandhaafd om voldoende sterkte en taaiheid te waarborgen. De platen vertonen uitstekende lasbaarheid; strenge controle op chemische samenstelling en mechanische eigenschappen zorgt voor consistente en betrouwbare kwaliteit voor veeleisende maritieme toepassingen bij het lassen wordt ervan uitgegaan dat een lasprocedure wordt gebruikt die geschikt is voor de staalkwaliteit en het beoogde gebruik of de bedoelde toepassing .
Materialen en eigenschappen van scheepsplaten met hogere sterkte
Platen van hogere sterkte voor scheepsbouw — kwaliteiten AH, DH, EH en FH — bieden superieure mechanische eigenschappen voor veeleisende constructietoepassingen in de scheepsbouw. Deze kwaliteiten zijn verkrijgbaar in meerdere sterkteniveaus: 32 (minimaal 315 MPa vloeigrens), 36 (minimaal 355 MPa vloeigrens) en 40 (minimaal 390 MPa vloeigrens) bijvoorbeeld hebben staalplaten van de kwaliteiten AH36, DH36 en EH36 een minimale vloeigrens van 51 ksi (355 MPa) en een treksterktebereik van 71–90 ksi (510–650 MPa) de hogere sterkte van deze kwaliteiten maakt dunner rompplaatmateriaal mogelijk, waardoor het totale gewicht van het vaartuig wordt verminderd zonder de structurele integriteit in gevaar te brengen elk sterkteniveau is verder onderverdeeld in kwaliteitsklassen die overeenkomen met de temperatuur van de slagproef: Klasse A (0 °C), Klasse D (-20 °C), Klasse E (-40 °C) en Klasse F (-60 °C). Dit uitgebreide classificatiesysteem zorgt ervoor dat de juiste staalkwaliteit kan worden geselecteerd voor elk constructief onderdeel, van niet-kritieke binnenste scheidingen tot de zwaarst belaste buitenste rompsecties die opereren in Arctische omgevingen.
De chemische samenstelling van hogere sterkte scheepsplaten bevat microlegeringselementen om de verbeterde mechanische eigenschappen te bereiken. Deze kwaliteiten bevatten maximaal 0,18 % koolstof, mangaan van 0,90 % tot 1,60 %, silicium van 0,10 % tot 0,50 %, terwijl fosfor en zwavel elk beperkt zijn tot 0,035 % gecontroleerde toevoegingen van niobium (0,02–0,05 %), vanadium (0,05–0,10 %), titanium (maximaal 0,02 %) en andere elementen dragen bij aan korrelverfijning en uitscheidingsversterking voor toepassingen waarbij weerstand tegen laagvlakse scheuring vereist is, is Z-kwaliteitsstaal (bijv. Z35) beschikbaar met een minimale gespecificeerde gemiddelde reductie van het dwarsdoorsnede-oppervlak bij trekproeven in dwarsrichting van 35% de levertijd voor hoogsterkte scheepsplaten is van cruciaal belang: levering in de ‘as-rolled’-toestand is over het algemeen niet toegestaan. In plaats daarvan moeten de platen worden geleverd in genormaliseerde, genormaliseerd gewalste of TMCP-toestand. TMCP omvat gecontroleerd walsen gevolgd door versnelde koeling, waardoor een fijnkorrelige microstructuur ontstaat met uitstekende taaiheid, vooral bij lage temperaturen. De warmtebehandelingstoestand wordt duidelijk aangegeven op elke plaat: ‘N’ voor genormaliseerd en ‘TMCP’ voor thermo-mechanisch gecontroleerd verwerkt. Deze strenge controle over de verwerkingsomstandigheden garandeert dat hoogsterkte scheepsplaten de vereiste combinatie van sterkte, taaiheid en lasbaarheid leveren die essentieel is voor de veilige en betrouwbare constructie van moderne schepen en offshoreconstructies .
