Вступ до класифікації листової сталі гарячого прокату для суднобудування
Листова сталь гарячого прокату для суднобудування — це конструкційна сталева плита, спеціально виготовлена для будівництва корпусів суден, перегородок, палуб та інших морських споруд, що виробляється строго відповідно до правил класифікаційних товариств та міжнародних стандартів . Ці плити доступні в широкому асортименті розмірів: товщина зазвичай від 3 мм до 300 мм, ширина — від 600 мм до 4200 мм, довжина — до 18 000 мм . Найбільш визнаним стандартом, що регулює суднобудівні плити, є ASTM A131/A131M, який охоплює конструкційні сталеві плити, профілі, прутки та заклепки, призначені переважно для використання у суднобудуванні матеріали, що підпадають під цю специфікацію, поділяються на дві основні групи: сталі звичайної міцності та сталі підвищеної міцності .
Категорія сталей звичайної міцності включає марки A, B, D та E, кожна з яких відрізняється встановленими мінімальними значеннями ударної в’язкості за Шарпі з V-подібним надрізом при різних температурах категорія сталей підвищеної міцності охоплює марки AH, DH, EH та FH, що доступні в кількох рівнях міцності з встановленими мінімальними значеннями границі текучості 46 ksi (315 МПа), 51 ksi (350 МПа) або 57 ksi (390 МПа) ця систематична класифікація дозволяє конструкторам суден і інженерам вибирати відповідну марку сталі залежно від конкретного конструктивного розташування, очікуваних експлуатаційних навантажень та умов навколишнього середовища, з якими судно матиме справу.
Матеріали й властивості суднових листів звичайної міцності
Звичайні суднові сталеві листи — марки А, В, D та Е — мають спільні вимоги до механічних властивостей, але відрізняються переважно характеристиками ударної в’язкості. Усі чотири марки мають мінімальну нормативну границю текучості 34 ksi (235 МПа) та діапазон межі міцності на розтяг 58–75 ksi (400–520 МПа) сталь марки А є найбазовішою маркою й не потребує випробувань на ударну в’язкість. Сталь марки В — поширена сталь з нормальною межею міцності — володіє доброю в’язкістю, високою стійкістю до корозії та відмінними технологічними та зварювальними властивостями сталь марки D підлягає випробуванню на ударну в’язкість при температурі –20 °C, тоді як сталь марки Е — найвища за міцністю серед звичайних марок — випробовується при –40 °C. Для листів товщиною до 40 мм включно поширені станом поставки «повітряне охолодження» та «контрольоване прокатування» для листів завтовшки понад 40 мм потрібно нормалізація або термомеханічна контрольована обробка (TMCP) для підвищення міцності та в’язкості .
Хімічний склад суднових листів звичайної міцності строго контролюється, щоб забезпечити стабільні механічні властивості та зварюваність. Сталь класу А зазвичай містить не більше 0,21 % вуглецю, 0,50 % кремнію та 0,60 % марганцю, а фосфор і сірка обмежені до 0,035 % кожен. Класи B, D та E мають аналогічні граничні значення вуглецю та домішок, а вміст марганцю коригується для досягнення необхідних механічних властивостей. Співвідношення марганець–вуглець підтримується на рівні вище 2,5, щоб забезпечити достатню міцність та ударну в’язкість. Листи відрізняються відмінною зварюваністю, оскільки жорсткий контроль хімічного складу та механічних властивостей забезпечує стабільну й надійну якість для вимогливих морських застосувань при зварюванні передбачається використання технології зварювання, придатної для даного класу сталі та призначення або умов експлуатації .
Матеріали суднових листів підвищеної міцності та їх властивості
Пластина корабельна високої міцності — марки AH, DH, EH та FH — мають покращені механічні властивості для вимогливих конструкційних застосувань у суднобудуванні. Ці марки доступні в кількох рівнях міцності: 32 (мінімальна границя плинності 315 МПа), 36 (мінімальна границя плинності 355 МПа) та 40 (мінімальна границя плинності 390 МПа) наприклад, стальні пластина марок AH36, DH36 та EH36 мають мінімальну границю плинності 51 ksi (355 МПа) і діапазон межі міцності на розрив 71–90 ksi (510–650 МПа) вища міцність цих марок дозволяє використовувати тонші обшивкові листи корпусу, що зменшує загальну масу судна, не втрачаючи його конструктивної міцності кожен рівень міцності далі поділяється за класами якості, що відповідають температурам випробування на удар: клас А (0 °C), клас D (−20 °C), клас E (−40 °C) та клас F (−60 °C). Ця всеохопна система класифікації забезпечує вибір відповідного сорту сталі для кожного конструктивного елемента — від не критичних внутрішніх перегородок до найбільш навантажених зовнішніх корпусних секцій, що працюють в арктичних умовах.
Хімічний склад суднових листів підвищеної міцності містить мікролегуючі елементи для досягнення покращених механічних властивостей. Ці сорти містять вуглець у кількості до 0,18 %, марганець — від 0,90 % до 1,60 %, кремній — від 0,10 % до 0,50 %, а фосфор і сірка обмежені до 0,035 % кожен. контрольовані додатки ніобію (0,02–0,05 %), ванадію (0,05–0,10 %), титану (до 0,02 %) та інших елементів сприяють дрібнозернистості структури та упрочненню за рахунок виділення. для застосувань, що вимагають стійкості до шаруватого розриву, доступна сталь якості Z (наприклад, Z35) із мінімальним нормованим середнім зменшенням площі поперечного перерізу при випробуванні на розтяг у товщину 35 % умова поставки суднових плит підвищеної міцності є критичною: поставка в стані «після прокатки» загалом не допускається. Замість цього плити мають поставлятися в нормалізованому, нормалізовано-прокатаному або термомеханічно контролюваному (TMCP) стані. TMCP передбачає контрольовану прокатку з подальшим прискореним охолодженням, що забезпечує дрібнозернисту мікроструктуру з відмінною ударною в’язкістю, особливо при низьких температурах. Умову термічної обробки чітко вказують на кожній плиті: «N» — для нормалізованої та «TMCP» — для термомеханічно контролюваної. Цей жорсткий контроль над умовами обробки забезпечує, що суднові плити підвищеної міцності відповідають необхідному поєднанню міцності, ударної в’язкості та зварюваності, що є ключовим для безпечного й надійного будівництва сучасних суден та офшорних споруд .
