Jeklene plošče za gradnjo ladij: podrobna klasifikacija, lastnosti materiala in morske uporabe

Uvod v jeklene plošče za gradnjo ladij

Jeklene plošče za gradnjo ladij, ki se pogosto imenujejo morske jeklene plošče, so specializirani toplotno valjani jekleni izdelki, ki se proizvajajo v strogi skladu s pravili in specifikacijami mednarodnih klasifikacijskih društev za uporabo v konstrukcijah trupa ladje . Te plošče so običajno izdelane iz visokokakovostnega ogljikovega jekla in nizkozlitnega jekla ter so zasnovane tako, da prenesejo trde morske razmere, ki jih karakterizirajo kemijska korozija, elektrokemijska korozija ter biološki napad morskih živali in mikroorganizmov. Plošče za ladje morajo imeti kombinacijo ključnih lastnosti: ustrezno trdnost in žilavost, dobro obnašanje pri nizkih temperaturah, odlično odpornost proti koroziji ter izvirno varljivost. . Proizvajajo jih večji jeklarni obrati po vsem svetu in so bistveni materiali za gradnjo praktično vsakega dela ladje – od trupa in palube do pregrad in kila. .

Splošni in visoko trdni klasifikacijski sistemi

Konstrukcijska jekla za gradnjo ladij se glede na njihovo najmanjšo mejo tekočosti delijo v dve glavni kategoriji: konstrukcijsko jeklo splošne trdnosti in konstrukcijsko jeklo visoke trdnosti. . Konstrukcijsko jeklo splošne trdnosti je razdeljeno v štiri kakovostne razrede: A, B, D in E —vse štiri razrede imajo enako trdnost pri tečenju (najmanj 235 N/mm²) in natezno trdnost (400–520 N/mm²) . Razlika med razredi je v njihovi udarni žilavosti pri različnih temperaturah: razred A ne zahteva udarnega preskusa (preskušan pri sobni temperaturi); razred B se preskuša pri 0 °C; razred D pri −20 °C; razred E pa pri −40 °C . Visoko trdna konstrukcijska jekla so dodatno razdeljena po ravnih trdnosti in kakovostnih razredih. Ravnice trdnosti so označene s številkami: 32 (najmanjša trdnost pri tečenju 315 N/mm²), 36 (najmanjša trdnost pri tečenju 355 N/mm²) in 40 (najmanjša trdnost pri tečenju 390 N/mm²) . Vsaka raven trdnosti je na voljo v štirih kakovostnih razredih – A, D, E in F – ki predstavljajo temperature udarnega preskusa 0 °C, −20 °C, −40 °C in −60 °C. Med običajne visoko trdne razrede spadajo AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 in EH40 črkovne predpone označujejo stopnjo udarnosti: »A« za 0 °C, »D« za –20 °C, »E« za –40 °C in »F« za –60 °C, pri čemer ima razred F najvišjo udarnost.

Mednarodni standardi in odobritve klasifikacijskih društev

Jeklene plošče za gradnjo ladij morajo biti certificirane pri mednarodno priznanih klasifikacijskih društvih, da se zagotovi skladnost z zahtevnimi varnostnimi in kakovostnimi standardi. Med glavnimi klasifikacijskimi društvih so: 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 (korejski register) in RINA (italijanski pomorski register) glavni mednarodni standardi za plošče za ladje vključujejo ASTM A131 (predvsem ameriški standard za konstrukcijsko jeklo za ladje), GB/T 712 (kitajski standard za jeklo za gradnjo ladij) in EN 10225 (evropski standard za jeklene konstrukcije za morske naprave) . ASTM A131 zajema razrede A, B, D, E, AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 in EH40 . Kitajska standardna specifikacija GB/T 712 določa splošne razrede trdnosti CCSA, CCSB, CCSC in CCSD ter visokotrdnostne razrede CCS-A32 in CCS-A36 . Plošče se lahko dobavijo v različnih stanjih glede na razred: z nadzorovanim valjanjem, normalizirane ali termomehansko nadzorovano obdelane (TMCP) .

Dimenzijske specifikacije in obsegi debelina

Plošče za gradnjo ladij se izdelujejo v širokem spektru dimenzij, da ustrezajo različnim velikostim plovil in strukturnim zahtevam. Tipični obseg debelin je od 4 mm do 260 mm , širine pa od 1200 mm do 4000 mm in dolžine od 3000 mm do 18000 mm za specializirane aplikacije se plošče lahko izdelujejo debeline do 300 mm ali celo 450 mm. Splošne trdnostne razrede A, B, D in E so običajno na voljo v debelinah do 22 mm. Visokotrdnostni razredi AH32 in AH36 so običajno na voljo v različnih debelinskih razponih, pri čemer so plošče debeline več kot 30 mm brez težav na voljo. mehanske lastnosti plošč za ladje se spreminjajo glede na debelino, pravilniki klasifikacijskih društev pa določajo največje dovoljene debeline za vsak razred. Za debeline nad 30 mm je pred varjenjem običajno potrebno predgrevanje na temperaturo 120–150 °C. .

Uporaba v različnih tipih ladij in konstrukcijskih sestavnih delih

Jeklene plošče za gradnjo ladij so osnovni materiali, ki se uporabljajo za izgradnjo praktično vseh delov ladje. . Splošne trdnostne razrede A in B se predvsem uporabljajo za manj kritične konstrukcijske sestavne dele in sestavljajo približno 90 % skupne proizvodnje plošč za ladje. Ti razredi se pogosto uporabljajo pri gradnji zgornjih palub, pregrad, pokrovov za otvore in nekritičnih delov trupa. .

Razredi visoke trdnosti AH32, DH32, EH32, AH36, DH36 in EH36 se uporabljajo za osnovne konstrukcijske sestavne dele, vključno z trupom, palubami, vzdolžnimi pregradami in pokrovi za otvore tankerjev, tovornjakov, kontejnerskih ladij in LNG-ladij . Te plošče visoke trdnosti se cenijo zaradi odlične varljivosti in se pogosto uporabljajo za izdelavo najbolj kritičnih nosilnih elementov ladij. na primer jeklo AH36 (meja tekočosti ≥355 MPa) omogoča tanjše oblogo trupa, kar zmanjša težo jekla za 15–20 % pri velikih kontejnerskih ladjah posebne uporabe vključujejo vzdolžne pregradne plošče, zgornje pasove ob močnih palubah ter druge močno obremenjene območja v offshore sektorju se plošče za ladje uporabljajo za offshore naftne bučne platforme , priključke cevi na platformah in druge morske konstrukcije za LNG-transportnike, ki zahtevajo materiale za ohranjanje temperature –162 °C, se za membranske rezervoarje uporablja jeklo z 9 % niklja, medtem ko so za sekundarne konstrukcije, ki zahtevajo udarno preskušanje pri –40 °C, določeni razredi ASTM A131 plošče za ladje so prav tako nujne za kontejnerske ladje, ladje za masovne tovorje, krožne ladje, trajekti in jadrnice izbira ustrezne jeklene razreda je odvisna od konstrukcijskega položaja, predvidenih obremenitev in obratovalnega okolja ladje, kar zagotavlja varno in zanesljivo delovanje skozi celotno življenjsko dobo ladje.