Laivanrakennusteräslevyjen olennaiset materiaaliominaisuudet

Suuri lujuus ja tuoton vakaus rakenteen eheyden takaamiseksi

Laivanrakennusteräslevyillä on oltava erinomainen mekaaninen lujuus kestämään valtavia voimia, joita kohdataan valtamerimatkoilla, mukaan lukien aaltojen aiheuttamat taipumat, rungon palkkien jännitykset sekä lastin ja painolastin aiheuttama paikallinen paine. Luokituslaitokset, kuten ABS, DNV, LR ja CCS, määrittävät pienimmät myötöraja-arvot eri lajeille. Normaalilujuiset laivan levylaadut (A, B, D, E) tarjoavat tyypillisesti vähintään 235 MPa myötölujuuden, kun taas lujat (AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36) myötölujuudet tarjoavat 315–355 MPa, mikä mahdollistaa kevyemmän ja polttoainetehokkaamman rungon. Vetolujuus vaihtelee yleensä välillä 400 - 520 MPa laadusta ja paksuudesta riippuen. Tasaiset mekaaniset ominaisuudet levyn paksuuden läpi ovat kriittisiä; siksi laivalevyt valmistetaan käyttämällä kontrolloituja valssaus- ja lämpökäsittelyprosesseja, kuten normalisointia tai lämpömekaanista ohjattua käsittelyä (TMCP). Nämä menetelmät parantavat raerakennetta ja varmistavat tasaisen lujuuden paksuissa osissa – usein jopa 50 mm tai enemmän suurissa astioissa. Lisäksi laivan levyjen on säilytettävä myötölujuutensa korotetuissa lämpötiloissa palonkestäviä malleja varten (esim. FP-laadut). Offshore-rakenteisiin on saatavana jopa lujampia laatuja (EH40, EH47), joiden myötöraja on jopa 460 MPa.

Ylivoimainen lujuus alhaisissa lämpötiloissa ja iskunkestävyys

Yksi laivanrakennusteräksen kriittisimmistä ominaisuuksista on sen kyky vastustaa haurautta alhaisissa lämpötiloissa, erityisesti arktisissa tai talvisissa meriolosuhteissa toimivissa aluksissa. Laivalevyt luokitellaan niiden Charpy V-lovin iskunkestävyyden mukaan määritellyissä testilämpötiloissa: luokka A ei vaadi iskutestiä (lievempää käyttöä varten), luokka B vaatii 27 J 0 °C:ssa, luokka D vaatii 27 J -20 °C:ssa ja luokka E 27 J -40 °C:ssa. Erittäin lujat teräslajit noudattavat samanlaista mallia: AH32/36 -testi 0 °C:ssa, DH32/36 -20 °C:ssa, EH32/36 -40 °C:ssa ja FH32/36 -60 °C:ssa äärimmäisissä olosuhteissa. Tämä sitkeys varmistaa, että halkeamat eivät leviä aaltoiskujen, jäätörmäysten tai hitsauksen jäännösjännitysten aiheuttaman dynaamisen kuormituksen alaisena. Hienorakeinen, vähähiilinen (tyypillisesti ≤ 0,18 %) ja vähärikkinen (≤ 0,005 %) koostumus, usein alumiinirakeiden hienostuneella, saavuttaa vaaditun sitkeästä hauraaseen siirtymälämpötilan. Laivalevyjen on myös läpäistävä paksujen osien pudotuspainorepäisytestit (DWTT) leikkausmurtuman ulkonäön tarkistamiseksi. Nämä sitkeysominaisuudet varmistetaan testaamalla varsinaisesta levystä poikittain rullaussuuntaan suunnattuja kuponkeja sovellettavien luokituslaitoksen sääntöjen mukaisesti.

Erinomainen hitsattavuus ja korroosionkestävyys valmistukseen ja huoltoon

Laivanrakennusteräslevyjen on tarjottava erinomainen hitsattavuus suurten runkorakenteiden tehokkaan rakentamisen ja korjaamisen helpottamiseksi. Matalat hiiliekvivalenttiarvot (CEV) – tyypillisesti alle 0,40 % normaalilujuuksilla ja alle 0,43 % korkealujuuksilla – minimoivat vedyn aiheuttaman halkeilun riskin lämmön vaikutuksilla olevilla alueilla. Esilämmitystarve pienenee, mikä nopeuttaa valmistusta. Nykyaikaiset laivalevyt on suunniteltu korkean lämmöntuontihitsaukseen (jopa 150–200 kJ/cm) ilman merkittävää sitkeyden heikkenemistä, mikä mahdollistaa kontrolloidun titaaninitridi (TiN) hiukkasdispersion. Tämä mahdollistaa automaattisten yksipuolisten hitsausprosessien käytön. Korroosionkestävyyden vuoksi, vaikka laivojen levyt eivät ole ruostumattomia, ne on muotoiltu kestämään meren ilmakehän korroosiota ja lastisäiliöissä voi olla lisätty korroosionkestävyysominaisuuksia (esim. raakaöljytankkereissa). Lisäksi uusissa aluksissa käytetään erikoislaatuja, kuten AH36, jossa on parannettu korroosionkestävyys (kutsutaan usein 'lastiöljysäiliön korroosionkestäväksi teräkseksi') estämään aggressiivisten lastien aiheuttamaa kuoppakorroosiota. Aluksille, jotka kuljettavat syövyttäviä kemikaaleja, määrätään ruostumaton teräs tai pinnoitetut levyt. Lopuksi laivojen levyille on suoritettava tiukat ainetta rikkomattomat testit (ultraääni, magneettiset hiukkaset) ja niiden on oltava täysin jäljitettävissä tehtaan sertifikaateilla, jotta jokainen levy täyttää vaaditun ominaisuusprofiilin turvallisen ja pitkän aikavälin meripalvelua varten.