Введение в классификацию горячекатаных судостроительных листов
Горячекатаные судостроительные листы — это конструкционные стальные листы, специально производимые для строительства корпусов судов, переборок, палуб и других морских сооружений; их изготовление строго соответствует правилам классификационных обществ и международным стандартам . Эти листы доступны в широком диапазоне размеров: толщина обычно составляет от 3 мм до 300 мм, ширина — от 600 мм до 4200 мм, а длина может достигать 18 000 мм . Наиболее широко признанной спецификацией, регулирующей судостроительные листы, является ASTM A131/A131M, охватывающая конструкционные стальные листы, профили, прутки и заклёпки, предназначенные главным образом для использования при строительстве судов материалы, соответствующие данной спецификации, подразделяются на две основные группы: стали обычной прочности и стали повышенной прочности .
Категория сталей обычной прочности включает марки A, B, D и E, каждая из которых характеризуется установленными минимальными значениями ударной вязкости по методу Шарпи с надрезом типа V при различных температурах категория сталей повышенной прочности включает марки AH, DH, EH и FH, доступные в нескольких уровнях прочности с установленными минимальными значениями предела текучести 46 ksi (315 МПа), 51 ksi (350 МПа) или 57 ksi (390 МПа) такая систематическая классификация позволяет проектировщикам и инженерам-судостроителям выбирать соответствующую марку стали в зависимости от конкретного расположения конструктивного элемента, ожидаемых эксплуатационных нагрузок и условий окружающей среды, с которыми будет сталкиваться судно.
Материалы и свойства судовых листов обычной прочности
Листы судостойкой стали нормальной прочности — марки А, В, D и Е — имеют общие требования к механическим свойствам, но различаются в первую очередь характеристиками ударной вязкости. У всех четырёх марок минимальное нормируемое значение предела текучести составляет 34 ksi (235 МПа), а диапазон предела прочности — от 58 до 75 ksi (400–520 МПа) марка А — самая базовая сталь, для которой испытания на ударную вязкость не требуются. Сталь марки В — сталь обычной прочности с высоким пределом прочности — обладает хорошей вязкостью, высокой коррозионной стойкостью, а также отличными технологическими и сварочными свойствами сталь марки D подвергается испытаниям на ударную вязкость при температуре −20 °C, тогда как сталь марки Е — высшая марка стали нормальной прочности — испытывается при −40 °C. Для листов толщиной до 40 мм включительно типичными состояниями поставки являются воздушное охлаждение и контролируемая прокатка для листов толщиной более 40 мм требуется нормализация или термомеханическая контролируемая обработка (TMCP) для повышения прочности и вязкости .
Химический состав судостроительных листов обычной прочности строго контролируется для обеспечения стабильных механических свойств и свариваемости. Марка А обычно содержит не более 0,21 % углерода, 0,50 % кремния и 0,60 % марганца; содержание фосфора и серы ограничено 0,035 % каждое. Марки B, D и E имеют аналогичные пределы содержания углерода и примесей, а содержание марганца корректируется для достижения требуемых механических свойств. Соотношение марганец/углерод поддерживается выше 2,5 для обеспечения достаточной прочности и вязкости. Листы обладают превосходной свариваемостью; строгий контроль химического состава и механических свойств гарантирует стабильное и надёжное качество для ответственных морских применений при сварке предполагается использование технологии сварки, подходящей для данной марки стали и её предполагаемого применения или эксплуатации .
Материалы и свойства судостроительных листов повышенной прочности
Листы для судостроения повышенной прочности — марки AH, DH, EH и FH — обладают превосходными механическими свойствами для ответственных конструкционных применений в судостроении. Эти марки доступны в нескольких уровнях прочности: 32 (минимальный предел текучести 315 МПа), 36 (минимальный предел текучести 355 МПа) и 40 (минимальный предел текучести 390 МПа) например, листы из стали марок AH36, DH36 и EH36 имеют минимальный предел текучести 51 ksi (355 МПа) и диапазон предела прочности при растяжении 71–90 ksi (510–650 МПа) более высокая прочность этих марок позволяет использовать более тонкие листы для корпуса судна, что снижает общую массу судна при сохранении его структурной целостности каждый уровень прочности дополнительно делится по классам качества, соответствующим температурам испытаний на ударную вязкость: класс А (0 °C), класс D (−20 °C), класс E (−40 °C) и класс F (−60 °C). Эта всесторонняя система классификации обеспечивает выбор соответствующей марки стали для каждого конструктивного элемента — от некритичных внутренних переборок до наиболее нагруженных участков наружной обшивки, эксплуатируемых в арктических условиях.
Химический состав судостроительных листов повышенной прочности включает микролегирующие элементы для достижения улучшенных механических свойств. В этих марках содержание углерода составляет до 0,18 %, марганца — от 0,90 до 1,60 %, кремния — от 0,10 до 0,50 %, а фосфора и серы ограничено каждому по 0,035 % контролируемое добавление ниобия (0,02–0,05 %), ванадия (0,05–0,10 %), титана (до 0,02 %) и других элементов способствует измельчению зерна и упрочнению за счёт выделений для применений, требующих стойкости к расслоению, доступна сталь Z-класса (например, Z35) с минимальным нормированным средним относительным сужением при испытании на растяжение в поперечном направлении 35 % условие поставки судостроительных листов повышенной прочности имеет принципиальное значение: поставка в состоянии после прокатки, как правило, не допускается. Вместо этого листы должны поставляться в нормализованном, нормализованно-прокатанном или термомеханически обработанном (TMCP) состоянии. TMCP включает контролируемую прокатку с последующим ускоренным охлаждением, что обеспечивает образование мелкозернистой микроструктуры с превосходной ударной вязкостью, особенно при низких температурах. Условие термообработки четко указывается на каждом листе: «N» — для нормализованного состояния и «TMCP» — для термомеханически обработанного состояния. Такой строгий контроль над условиями обработки гарантирует, что судостроительные листы повышенной прочности обеспечивают требуемое сочетание прочности, вязкости и свариваемости, необходимое для безопасного и надежного строительства современных судов и морских сооружений .
