Material in lastnosti materiala toplotno valjanih plošč za ladje

Uvod v klasifikacijo toplo valjanih plošč za ladje

Toplo valjane plošče za ladje so konstrukcijske jeklene plošče, ki so posebej izdelane za gradnjo ladjskih trupov, pregrad, palub in drugih morskih konstrukcij ter se proizvajajo v skladu z načeli klasifikacijskih društev in mednarodnimi standardi . Te plošče so na voljo v širokem razponu dimenzij, debelina običajno znaša od 3 mm do 300 mm, širina od 600 mm do 4200 mm, dolžina pa lahko doseže do 18 000 mm . Najbolj priznan standard, ki ureja plošče za ladje, je ASTM A131/A131M, ki zajema konstrukcijske jeklene plošče, profila, palice in zakovke, namenjene predvsem za gradnjo ladij . Materiali v skladu s to specifikacijo so razdeljeni v dve glavni skupini: jekla običajne trdnosti in jekla višje trdnosti .

Kategorija jekel običajne trdnosti vključuje razrede A, B, D in E, ki se med seboj razlikujejo po navedenih najmanjših vrednostih udarnega žilavostnega izkora pri različnih temperaturah (Charpyjev V-narez) . Kategorija jekel višje trdnosti vključuje razrede AH, DH, EH in FH, ki so na voljo v več različnih nivojih trdnosti z navedenimi najmanjšimi vrednostmi meje plastičnosti 46 ksi (315 MPa), 51 ksi (350 MPa) ali 57 ksi (390 MPa) . Ta sistematična klasifikacija omogoča konstruktorjem in inženirjem za ladje izbiro ustrezne jeklene razreda glede na določeno konstrukcijsko lokacijo, predvidene obratovalne obremenitve in okoljske razmere, ki jih bo plovilo srečalo.

Jeklena plošča za ladje običajne trdnosti – materiali in lastnosti

Plošče za ladje običajne trdnosti – razredi A, B, D in E – imajo skupne zahteve glede mehanskih lastnosti, razlikujejo pa se predvsem po lastnostih udarne žilavosti. Vsi štirje razredi imajo najmanjšo določeno mejo tekočosti 34 ksi (235 MPa) in obseg natezne trdnosti 58–75 ksi (400–520 MPa) . Jeklo razreda A je najosnovnejši razred in ne zahteva preskusov udarne žilavosti. Jeklo razreda B, ki je pogosto uporabljeno jeklo z običajno natezno trdnostjo, ima dobre lastnosti žilavosti, dobro odpornost proti koroziji ter odlične lastnosti obdelave in varjenja . Jeklo razreda D se preskuša na udarno žilavost pri −20 °C, jeklo razreda E – najvišji razred običajne trdnosti – pa pri −40 °C. Za plošče debeline do vključno 40 mm sta običajna načina dobave zračno valjanje in nadzorovano valjanje . Za plošče debeline več kot 40 mm je za izboljšanje trdnosti in žilavosti potrebno normalizirati ali uporabiti termomehansko nadzorovano obdelavo (TMCP) .

Kemična sestava plošč za ladje običajne trdnosti je strogo nadzorovana, da se zagotovi enotne mehanske lastnosti in zavarljivost. Razred A vsebuje običajno največ 0,21 % ogljika, 0,50 % silicija in 0,60 % mangana, pri čemer sta fosfor in žveplo omejena na največ 0,035 % vsak. Razredi B, D in E imajo podobne omejitve glede ogljika in primesi, vsebnost mangana pa je prilagojena, da se dosežejo zahtevane mehanske lastnosti. Razmerje mangana do ogljika je ohranjeno nad 2,5, da se zagotovi ustrezna trdnost in žilavost. Plošče kažejo odlično zavarljivost, saj stroga kontrola kemične sestave in mehanskih lastnosti zagotavlja enotno in zanesljivo kakovost za zahtevne pomorske uporabe. pri varjenju se predpostavi, da bo uporabljen postopek varjenja, ki je primeren za določen razred jekla in predvideno uporabo ali obratovanje. .

Materiali in lastnosti plošč za ladje višje trdnosti

Plošče za ladje z višjo trdnostjo – razredi AH, DH, EH in FH – ponujajo izjemne mehanske lastnosti za zahtevne konstrukcijske uporabe v gradnji ladij. Ti razredi so na voljo v več ravneh trdnosti: 32 (minimalna tečna napetost 315 MPa), 36 (minimalna tečna napetost 355 MPa) in 40 (minimalna tečna napetost 390 MPa) na primer, jeklene plošče razredov AH36, DH36 in EH36 imajo minimalno tečno napetost 51 ksi (355 MPa) in obseg natezne trdnosti 71–90 ksi (510–650 MPa) višja trdnost teh razredov omogoča tanjše obloga trupa, kar zmanjša skupno težo ladje, hkrati pa ohrani konstrukcijsko celovitost vsaka raven trdnosti je nadalje razdeljena po kakovostnih razredih, ki ustrezajo temperaturam preskusov udarne žilavosti: razred A (0 °C), razred D (-20 °C), razred E (-40 °C) in razred F (-60 °C). Ta izčrpno razvrstitveno sistem zagotavlja, da se za vsak konstrukcijski element – od nekritičnih notranjih pregrad do najbolj obremenjenih zunanjih ovojnih delov, ki delujejo v arktičnem okolju – izbere ustrezna jeklena različica.

Kemična sestava jeklenih plošč z višjo trdnostjo vključuje mikrolegirne elemente za dosego izboljšanih mehanskih lastnosti. Ti razredi vsebujejo do 0,18 % ogljika, 0,90–1,60 % manganovega in 0,10–0,50 % silicijevega, pri čemer sta fosfor in žveplo omejena na največ 0,035 % vsak. kontrolirane dodatke niobija (0,02–0,05 %), vanadija (0,05–0,10 %), titanija (do 0,02 %) in drugih elementov uporabljamo za drobnejše zrno in utrjevanje s padavinami. . Za uporabe, ki zahtevajo odpornost proti slojevemu trganju, je na voljo jeklo Z-kakovosti (npr. Z35) z najmanjšo določeno povprečno zmanjšanjem površine pri preizkušanju natezne trdnosti v smeri debeline plošče 35 % . Dobavno stanje plošč za ladje z višjo trdnostjo je ključnega pomena: dobava v stanju po valjanju splošno ni dovoljena. Namesto tega morajo biti plošče dobavljene v normaliziranem, normalizirano valjanih ali TMCP-stanju. TMCP vključuje nadzorovano valjanje, ki mu sledi pospešeno hlajenje in s tem ustvarja drobnozrnato mikrostrukturo z izjemno žilavostjo, še posebej pri nizkih temperaturah. Toplotno obdelavo jasno označijo na vsaki plošči – »N« za normalizirano in »TMCP« za termomehansko nadzorovano obdelavo. Ta stroga nadzorovanost procesnih pogojev zagotavlja, da plošče za ladje z višjo trdnostjo zagotavljajo zahtevano kombinacijo trdnosti, žilavosti in varljivosti, kar je bistveno za varno in zanesljivo gradnjo sodobnih ladij in morskih konstrukcij .