Pláty z oceľového plechu pre lodný stavby: Komplexná klasifikácia, materiálové vlastnosti a námorné aplikácie

Úvod do oceľových plátov pre lodné konštrukcie

Oceľové pláty pre lodné konštrukcie, bežne označované ako námorné oceľové pláty, sú špeciálne tepelne valcované ocelové výrobky vyrábané v striktnom súlade so stavebnými pravidlami a špecifikáciami medzinárodných klasifikačných spoločností na použitie v konštrukciách lodných trupov . Tieto pláty sa zvyčajne vyrábajú z vysokej kvality uhlíkovej ocele a nízkolegovanej ocele a sú navrhnuté tak, aby odolávali prísnej morskej prostredie charakterizovanej chemickou koróziou, elektrochemickou koróziou a biologickým útokom morských živočíchov a mikroorganizmov. Lode musia mať kombináciu kľúčových vlastností: dostatočnú pevnosť a húževnatosti, dobré vlastnosti pri nízkych teplotách, vynikajúcu odolnosť voči korózii a vynikajúcu zvárateľnosť . Vyrábajú ich hlavné oceliarne po celom svete a sú nevyhnutnými materiálmi na stavbu takmer každej časti lode – od trupu a paluby až po priečky a kormidlové pláty .

Všeobecné a vysokopevnostné klasifikačné systémy

Konštrukčné ocele pre lodné stavby sa delia do dvoch hlavných kategórií podľa ich minimálnej meze klzu: konštrukčné ocele všeobecnej pevnosti a konštrukčné ocele vysokopevnostné . Konštrukčné ocele všeobecnej pevnosti sa delia do štyroch kvalitatívnych tried: A, B, D a E —všetky štyri triedy majú identickú mez pevnosti v ťahu (minimálne 235 N/mm²) a medzu pevnosti v ťahu (400–520 N/mm²) . Rozdiel medzi jednotlivými triedami spočíva v ich odolnosti voči nárazu pri rôznych teplotách: Trieda A nepotrebuje skúšku nárazovej odolnosti (skúška sa vykonáva pri izbovej teplote); trieda B sa skúša pri 0 °C; trieda D sa skúša pri –20 °C a trieda E sa skúša pri –40 °C . Vysokopevnostná konštrukčná oceľ je ďalej rozdelená podľa úrovní pevnosti a kvalitatívnych tried. Úrovne pevnosti sú označené číslami: 32 (minimálna mez pevnosti v ťahu 315 N/mm²), 36 (minimálna mez pevnosti v ťahu 355 N/mm²) a 40 (minimálna mez pevnosti v ťahu 390 N/mm²) . Každá úroveň pevnosti je dostupná v štyroch kvalitatívnych triedach – A, D, E a F – ktoré zodpovedajú teplotám skúšky nárazovej odolnosti 0 °C, –20 °C, –40 °C a –60 °C. Medzi bežné vysokopevnostné triedy patria AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 a EH40 písmené predpony označujú úroveň húževnatosti: „A“ pre 0 °C, „D“ pre –20 °C, „E“ pre –40 °C a „F“ pre –60 °C, pričom trieda F ponúka najvyššiu húževnatosť.

Medzinárodné normy a schválenia klasifikačných spoločností

Pláty z ocele na stavbu lodí musia byť certifikované medzinárodne uznanými klasifikačnými spoločnosťami, aby sa zabezpečilo dodržiavanie prísnych noriem bezpečnosti a kvality. Medzi hlavné klasifikačné spoločnosti patria ABS (American Bureau of Shipping), LR (Lloyd’s Register), DNV (Det Norske Veritas), BV (Bureau Veritas), CCS (China Classification Society), GL(Germanischer Lloyd), NK (Nippon Kaiji Kyokai) Kr (kórejský register) a RINA (Registro Italiano Navale) hlavné medzinárodné normy, ktoré upravujú lodné plechy, zahŕňajú ASTM A131 (predovšetkým americká norma pre štrukturálnu oceľ používanú na stavbu lodí), GB/T 712 (čínska norma pre oceľ na lodnú výstavbu) a EN 10225 (európska norma pre oceľové konštrukcie pre námorné plošiny) . ASTM A131 pokrýva stupne A, B, D, E, AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 a EH40 . Čínsky štandard GB/T 712 určuje stupne všeobecnej pevnosti CCSA, CCSB, CCSC a CCSD, ako aj stupne vysokej pevnosti CCS-A32 a CCS-A36 . Dosky sa môžu dodávať v rôznych stave podľa stupňa: kontrolne valcované, normalizované alebo tepelno-mechanicky kontrolovane spracované (TMCP) .

Rozmery a rozsahy hrúbok

Pláty na stavbu lodí sa vyrábajú v širokej škále rozmerov, aby vyhovovali rôznym veľkostiam lodí a konštrukčným požiadavkám. Typický rozsah hrúbok je od 4 mm do 260 mm , pri šírkach od 1200 mm do 4000 mm a dĺžkach od 3000 mm do 18000 mm pre špeciálne aplikácie je možné vyrábať dosky s hrúbkou až 300 mm alebo dokonca 450 mm. Všeobecné pevnostné triedy A, B, D a E sú zvyčajne dostupné v hrúbkach do 22 mm. Vysokopevnostné triedy AH32 a AH36 sa bežne dodávajú v rôznych rozsahoch hrúbok, pričom dosky s hrúbkou nad 30 mm sú ľahko dostupné mechanické vlastnosti lodných dosiek sa menia v závislosti od ich hrúbky a pravidlá klasifikačných spoločností stanovujú maximálne hrúbkové limity pre každú triedu. Pre hrúbky nad 30 mm sa pred zváraním zvyčajne vyžaduje predhriatie na teplotu 120–150 °C .

Aplikácie v rôznych typoch lodí a konštrukčných častiach

Lodné oceľové dosky sú základnými materiálmi používanými pri stavbe takmer každej časti lode . Všeobecné pevnostné triedy A a B sa predovšetkým používajú pre menej kritické konštrukčné časti a tvoria približne 90 % celkovej výroby lodných plechov. Tieto triedy sa bežne používajú pri výstavbe horných palúb, priečnych predelov, poklopu na otvory a nekritických častí trupu. .

Vysokopevnostné triedy AH32, DH32, EH32, AH36, DH36 a EH36 sa používajú pre základné konštrukčné časti vrátane trupu, palúb, pozdĺžnych priečnych predelov a poklopu na otvory lodí typu tankery, nákladné lode, kontajnerové lode a LNG lode . Tieto vysokopevnostné plechy sa cenia najmä za vynikajúcu zvárateľnosť a často sa používajú na výrobu najkritickejších nosných prvkov lodí. napríklad oceľ AH36 (mezná pevnosť v ťahu ≥355 MPa) umožňuje tenšie plášťové plechy, čím sa zníži hmotnosť ocele u veľkých kontajnerových lodí o 15–20 % konkrétne aplikácie zahŕňajú pozdĺžne prepožné plechy, horné pásy priľahlé k pevným palubám a iné veľmi namáhané oblasti v odvetví námorných stavieb sa lodné plechy používajú na námorné ropné vrtací plošiny , spoje potrubných konštrukcií plošín a iné námorné konštrukcie pre LNG dopravné lode, ktoré vyžadujú materiály odolné pri teplote –162 °C, sa pre membránové nádrže používa oceľ s obsahom 9 % niklu, zatiaľ čo pre sekundárne konštrukcie, ktoré vyžadujú skúšky rázovej húževnatosti pri –40 °C, sa špecifikujú triedy ASTM A131 lodné plechy sú tiež nevyhnutné pre kontajnerové lode, nákladné lode na sypké náklady, cestovateľské lode, trajekty a jachty výber vhodných ocelových tried závisí od konštrukčnej polohy, predpokladaných zaťažení a prevádzkového prostredia lode, čím sa zabezpečuje bezpečný a spoľahlivý prevádzkový výkon počas celej životnosti lode.