Giới thiệu về tấm thép đóng tàu
Tấm thép đóng tàu, còn được gọi phổ biến là tấm thép biển, là các sản phẩm thép cán nóng chuyên dụng được sản xuất theo đúng các quy tắc và tiêu chuẩn xây dựng nghiêm ngặt của các tổ chức phân cấp quốc tế để sử dụng trong kết cấu thân tàu . Những tấm thép này thường được làm từ thép carbon chất lượng cao và thép hợp kim thấp, được thiết kế để chịu được môi trường biển khắc nghiệt đặc trưng bởi sự ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa và tấn công sinh học từ sinh vật biển và vi sinh vật. Tấm thép đóng tàu phải sở hữu một tập hợp các tính chất quan trọng: độ bền và độ dai phù hợp, khả năng hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, khả năng chống ăn mòn xuất sắc và khả năng hàn vượt trội . Chúng được sản xuất bởi các nhà máy thép lớn trên toàn thế giới và là vật liệu thiết yếu để xây dựng hầu như mọi bộ phận của tàu, từ thân tàu và boong đến vách ngăn và sống chính .
Hệ thống phân loại Độ bền Chung và Độ bền Cao
Thép kết cấu đóng tàu được chia thành hai nhóm chính dựa trên giới hạn chảy tối thiểu: thép kết cấu độ bền chung và thép kết cấu độ bền cao . Thép kết cấu độ bền chung được chia thành bốn cấp chất lượng: A, B, D và E —cả bốn cấp độ đều có độ bền chảy giống nhau (tối thiểu 235 N/mm²) và độ bền kéo (400–520 N/mm²) . Sự khác biệt giữa các cấp độ nằm ở độ dai va đập của chúng ở các nhiệt độ khác nhau: Cấp A không yêu cầu thử nghiệm va đập (thử nghiệm ở nhiệt độ phòng); Cấp B được thử nghiệm ở 0°C; Cấp D được thử nghiệm ở -20°C; và Cấp E được thử nghiệm ở -40°C . Thép kết cấu cường độ cao được chia thêm theo các mức độ cường độ và các cấp chất lượng. Các mức độ cường độ được ký hiệu bằng số: 32 (độ bền chảy tối thiểu 315 N/mm²), 36 (độ bền chảy tối thiểu 355 N/mm²) và 40 (độ bền chảy tối thiểu 390 N/mm²) . Mỗi mức độ cường độ có sẵn ở bốn cấp chất lượng—A, D, E và F—tương ứng với nhiệt độ thử nghiệm va đập là 0°C, -20°C, -40°C và -60°C. Các cấp độ cường độ cao phổ biến bao gồm AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 và EH40 các chữ cái đứng trước biểu thị cấp độ độ dai: "A" cho 0°C, "D" cho -20°C, "E" cho -40°C và "F" cho -60°C, trong đó Cấp F có độ dai cao nhất.
Tiêu chuẩn quốc tế và chứng nhận từ các Hiệp hội Phân cấp
Tấm thép đóng tàu phải được chứng nhận bởi các hiệp hội phân cấp quốc tế được công nhận để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng nghiêm ngặt. Các hiệp hội phân cấp hàng đầu bao gồm ABS (Cục Đăng kiểm Hàng hải Hoa Kỳ), Lr (Lloyd’s Register), DNV (Det Norske Veritas), Bv (Bureau Veritas), Ccs (Hiệp hội Phân cấp Tàu Trung Quốc), GL(Germanischer Lloyd), NK (Nippon Kaiji Kyokai), KR (Đăng ký Hàn Quốc) và RINA (Đăng ký Hàng hải Ý) các tiêu chuẩn quốc tế chính quy định về thép tấm đóng tàu bao gồm ASTM A131 (tiêu chuẩn Mỹ phổ biến nhất cho thép kết cấu dùng trong đóng tàu), GB/T 712 (tiêu chuẩn Trung Quốc về thép đóng tàu) và EN 10225 (tiêu chuẩn châu Âu về thép kết cấu ngoài khơi) . ASTM A131 quy định các cấp độ A, B, D, E, AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36, AH40, DH40 và EH40 . Tiêu chuẩn GB/T 712 của Trung Quốc quy định các cấp độ cường độ thông thường CCSA, CCSB, CCSC và CCSD, cũng như các cấp độ cường độ cao CCS-A32 và CCS-A36 . Tấm thép có thể được giao ở nhiều điều kiện khác nhau tùy theo cấp độ: cán kiểm soát, ủ chuẩn hóa hoặc xử lý nhiệt-cơ học có kiểm soát (TMCP) .
Thông số kỹ thuật về kích thước và phạm vi độ dày
Tấm thép đóng tàu được sản xuất với nhiều kích thước khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng về kích thước tàu và yêu cầu kết cấu. Phạm vi độ dày điển hình từ 4 mm đến 260 mm , với chiều rộng từ 1200 mm đến 4000 mm và chiều dài từ 3000 mm đến 18000 mm . Đối với các ứng dụng chuyên biệt, tấm thép có thể được sản xuất với độ dày lên đến 300 mm hoặc thậm chí 450 mm. Các cấp độ cường độ thông dụng A, B, D và E thường sẵn có ở các độ dày tối đa 22 mm. Các cấp độ cường độ cao AH32 và AH36 thường được cung cấp trong nhiều dải độ dày khác nhau, trong đó các tấm có độ dày vượt quá 30 mm dễ dàng tìm thấy . Tính chất cơ học của tấm thép đóng tàu thay đổi theo độ dày, và các quy định của các tổ chức phân cấp nêu rõ giới hạn độ dày tối đa cho từng cấp độ. Đối với các tấm có độ dày vượt quá 30 mm, việc gia nhiệt trước khi hàn (tiền gia nhiệt) ở nhiệt độ 120–150°C thường là bắt buộc .
Ứng dụng trên mọi loại tàu và các thành phần kết cấu
Tấm thép đóng tàu là vật liệu cơ bản được sử dụng để chế tạo gần như mọi bộ phận của một con tàu . Các cấp độ cường độ chung A và B chủ yếu được sử dụng cho các thành phần kết cấu ít quan trọng hơn, chiếm khoảng 90% tổng sản lượng thép tấm đóng tàu. Các cấp độ này thường được áp dụng trong việc xây dựng boong trên, vách ngăn, nắp hầm hàng và các phần thân tàu không thuộc loại quan trọng. Thép tấm cấp D và E, với độ dai ở nhiệt độ thấp vượt trội, được yêu cầu cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn như vỏ ngoài thân tàu, boong chịu lực và các thành phần kết cấu quan trọng hoạt động trong môi trường lạnh. .
Các cấp độ cường độ cao AH32, DH32, EH32, AH36, DH36 và EH36 được sử dụng cho các thành phần kết cấu chính bao gồm thân tàu, boong, vách ngăn dọc và nắp hầm hàng của tàu chở dầu, tàu chở hàng rời, tàu container và tàu chở khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) . Các loại thép tấm cường độ cao này được đánh giá cao nhờ khả năng hàn tuyệt vời và thường được dùng để chế tạo các thành phần chịu tải quan trọng nhất trên tàu. ví dụ, thép AH36 (giới hạn chảy ≥355 MPa) cho phép sử dụng tấm vỏ mỏng hơn, giảm trọng lượng thép từ 15–20% trên các tàu container cỡ lớn các ứng dụng cụ thể bao gồm tấm vách ngăn dọc, các dải tấm phía trên liền kề với boong chịu lực và các khu vực chịu ứng suất cao khác trong lĩnh vực ngoài khơi, tấm thép đóng tàu được sử dụng cho các giàn khoan dầu ngoài khơi , các mối nối ống nền tảng và các kết cấu biển khác đối với tàu chở khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), vốn yêu cầu vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ -162°C, thép niken 9% được sử dụng cho các bể chứa dạng màng, trong khi các mác thép ASTM A131 được quy định cho các kết cấu phụ cần thử nghiệm va đập ở -40°C tấm thép đóng tàu cũng rất quan trọng đối với tàu container, tàu chở hàng rời, tàu du lịch, phà và du thuyền việc lựa chọn mác thép phù hợp phụ thuộc vào vị trí kết cấu, tải trọng dự kiến và môi trường vận hành của tàu, nhằm đảm bảo hiệu suất an toàn và đáng tin cậy trong suốt vòng đời khai thác của tàu.
