Introdução à classificação das chapas navais laminadas a quente
As chapas navais laminadas a quente são chapas de aço estrutural especificamente fabricadas para a construção de cascos de navios, anteparos, convés e outras estruturas marítimas, produzidas rigorosamente conforme as regras das sociedades classificadoras e normas internacionais . Essas chapas estão disponíveis em uma ampla gama de dimensões, com espessuras normalmente variando de 3 mm a 300 mm, larguras de 600 mm a 4200 mm e comprimentos que podem atingir até 18.000 mm . A especificação mais amplamente reconhecida para chapas navais é a ASTM A131/A131M, que abrange chapas, perfis, barras e rebites de aço estrutural destinados principalmente à construção naval . Os materiais sob esta especificação são classificados em dois grupos principais: aços de resistência normal e aços de alta resistência .
A categoria de resistência normal compreende os graus A, B, D e E, cada um distinguido pelas suas propriedades mínimas especificadas de tenacidade ao impacto Charpy V-notch em diferentes temperaturas . A categoria de alta resistência abrange os graus AH, DH, EH e FH, disponíveis em múltiplos níveis de resistência, com pontos mínimos de escoamento especificados de 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) ou 57 ksi (390 MPa) . Essa classificação sistemática permite que projetistas navais e engenheiros selecionem o grau de aço apropriado com base na localização estrutural específica, nas cargas operacionais previstas e nas condições ambientais às quais a embarcação estará sujeita.
Materiais e Propriedades de Chapas para Navios de Resistência Normal
Chapas de aço para navios de resistência normal — classes A, B, D e E — compartilham requisitos comuns de propriedades mecânicas, diferindo principalmente nas suas características de tenacidade ao impacto. As quatro classes apresentam uma resistência mínima especificada ao escoamento de 34 ksi (235 MPa) e uma faixa de resistência à tração de 58–75 ksi (400–520 MPa) a classe A é a classe mais básica e não exige ensaios de impacto. O aço da classe B, um aço comum de resistência à tração, possui boas propriedades de tenacidade, forte resistência à corrosão e excelentes propriedades de conformação e soldagem o aço da classe D é submetido a ensaios de impacto a -20 °C, enquanto o aço da classe E — a mais alta classe de resistência normal — é ensaiado a -40 °C. Para chapas com espessura igual ou inferior a 40 mm, os estados de entrega mais comuns são laminação ao ar e laminação controlada para chapas com espessura superior a 40 mm, é exigida normalização ou processamento termomecânico controlado (TMCP) para melhorar a resistência e a tenacidade .
A composição química das chapas para navios de resistência normal é rigorosamente controlada para garantir propriedades mecânicas e soldabilidade consistentes. O grau A contém tipicamente, no máximo, 0,21% de carbono, 0,50% de silício e 0,60% de manganês, com fósforo e enxofre limitados a 0,035% cada. Os graus B, D e E possuem limites semelhantes para carbono e impurezas, com o teor de manganês ajustado para atingir as propriedades mecânicas exigidas. A relação manganês-carbono é mantida acima de 2,5 para garantir resistência e tenacidade adequadas. As chapas apresentam excelente soldabilidade, com controle rigoroso da composição química e das propriedades mecânicas, assegurando qualidade consistente e confiável para aplicações marítimas exigentes ao serem soldadas, presume-se que será utilizado um procedimento de soldagem adequado ao grau de aço e à aplicação ou serviço previstos .
Materiais e Propriedades de Chapas para Navios de Alta Resistência
Chapas de aço para navios de maior resistência — classes AH, DH, EH e FH — oferecem propriedades mecânicas superiores para aplicações estruturais exigentes na construção naval. Essas classes estão disponíveis em diversos níveis de resistência: 32 (tensão de escoamento mínima de 315 MPa), 36 (tensão de escoamento mínima de 355 MPa) e 40 (tensão de escoamento mínima de 390 MPa) por exemplo, as chapas de aço AH36, DH36 e EH36 apresentam uma tensão de escoamento mínima de 51 ksi (355 MPa) e uma faixa de resistência à tração de 71–90 ksi (510–650 MPa) a maior resistência dessas classes permite o uso de chapas mais finas no casco, reduzindo o peso total da embarcação sem comprometer a integridade estrutural cada nível de resistência é ainda subdividido por graus de qualidade correspondentes às temperaturas dos ensaios de impacto: Grau A (0 °C), Grau D (-20 °C), Grau E (-40 °C) e Grau F (-60 °C). Esse sistema abrangente de classificação garante que o grau de aço adequado possa ser selecionado para cada componente estrutural, desde anteparos internos não críticos até as seções mais solicitadas do casco externo operando em ambientes árticos.
A composição química das chapas navais de maior resistência incorpora elementos micro-ligantes para alcançar propriedades mecânicas aprimoradas. Esses graus contêm carbono até 0,18%, manganês de 0,90% a 1,60%, silício de 0,10% a 0,50%, com fósforo e enxofre limitados a 0,035% cada. adições controladas de nióbio (0,02–0,05%), vanádio (0,05–0,10%), titânio (até 0,02%) e outros elementos contribuem para a refinação do grão e para o reforço por precipitação. . Para aplicações que exigem resistência à fissuração lamelar, está disponível aço de qualidade Z (por exemplo, Z35), com uma redução média mínima especificada de área em ensaios de tração na espessura de 35% . A condição de entrega para chapas navais de maior resistência é crítica: a entrega na condição laminada não é, em geral, permitida. Em vez disso, as chapas devem ser fornecidas nas condições normalizada, laminada normalizada ou TMCP. O processo TMCP envolve laminação controlada seguida de resfriamento acelerado, produzindo uma microestrutura de grãos finos com excelente tenacidade, especialmente em baixas temperaturas. A condição de tratamento térmico é claramente indicada em cada chapa — "N" para normalizada e "TMCP" para processada termomecanicamente controlada. Esse controle rigoroso das condições de processamento garante que as chapas navais de maior resistência ofereçam a combinação necessária de resistência, tenacidade e soldabilidade, essenciais para a construção segura e confiável de embarcações modernas e estruturas offshore .
