תכונות חומר חיוניות של לוחות פלדה לבניית ספינות

חוזק גבוה ויציבות תפוקה עבור שלמות מבנית

לוחות פלדה לבניית ספינות חייבים להפגין חוזק מכני מצוין כדי לעמוד בכוחות העצומים בהם נתקלים במהלך מסעות באוקיינוס, כולל כיפוף הנגרמת על ידי גלים, מתחי קורות גוף ולחץ מקומי ממטען ונטל. חברות סיווג כגון ABS, DNV, LR ו-CCS מציינות ערכי חוזק תפוקה מינימליים עבור דרגות שונות. דרגות לוחות ספינה בחוזק רגיל (A, B, D, E) מציעות בדרך כלל חוזק תפוקה של לפחות 235 MPa, בעוד שדרגות חוזק גבוה (AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36) מספקות חוזק תפוקה של 315-355 MPa, מה שמאפשר תכנון קל יותר ויעיל יותר בדלק. חוזק המתיחה נע בדרך כלל בין 400 ל- 520 MPa, תלוי בדרגה ובעובי. תכונות מכניות אחידות דרך עובי הצלחת הן קריטיות; לפיכך, לוחות ספינה מיוצרים באמצעות תהליכי גלגול וטיפול בחום מבוקרים כגון נורמליזציה או עיבוד מבוקר תרמו-מכני (TMCP). שיטות אלו משכללות את מבנה התבואה ומבטיחות חוזק עקבי על פני חלקים עבים - לעתים קרובות עד 50 מ'מ או יותר עבור כלים גדולים. בנוסף, לוחות הספינה חייבים לשמור על חוזק התפוקה שלהם בטמפרטורות גבוהות עבור עיצובים עמידים באש (למשל, דרגות FP). עבור מבנים ימיים, דרגות חוזק גבוהות יותר (EH40, EH47) עם עוצמות תפוקה של עד 460 MPa זמינות.

קשיחות מעולה בטמפרטורה נמוכה ועמידות בפני פגיעות

אחת התכונות הקריטיות ביותר של פלדה לבניית ספינות היא יכולתה לעמוד בפני שבר שביר בטמפרטורות נמוכות, במיוחד עבור כלי שיט הפועלים בתנאי ים ארקטיים או חורפיים. לוחות הספינה מסווגים לפי קשיחות הפגיעה שלהם ב-Charpy V-notch בטמפרטורות בדיקה שצוינו: דרגה A אינה דורשת בדיקת פגיעה (לשירות מתון יותר), דרגה B דורשת 27J ב-0°C, כיתה D דורשת 27J ב-20°C, ודרגה E דורשת 27J ב-40°C. דרגות חוזק גבוה עוקבות אחר דפוס דומה: בדיקת AH32/36 ב-0°C, DH32/36 ב-20°C, EH32/36 ב-40°C ו-FH32/36 ב-60°C עבור סביבות קיצוניות. קשיחות זו מבטיחה שסדקים לא יתפשטו תחת עומס דינמי מפגיעת גל, התנגשות בקרח או מתחים שיוריים של ריתוך. הרכב העדין, דל הפחמן (בדרך כלל ≤0.18%) ודל הגופרית (≤0.005%), לעתים קרובות עם עידון גרגירי אלומיניום, משיג את טמפרטורת המעבר המתפרקת לשבירה הנדרשת. לוחות הספינה חייבים גם לעבור בדיקות קרע במשקל טיפה (DWTT) עבור חתכים עבים כדי לאמת את מראה שבר הגזירה. מאפייני הקשיחות הללו מאומתים על ידי בדיקת קופונים שנלקחו מהצלחת בפועל, בכיוון רוחבי לכיוון הגלגול, בהתאם לכללי חברת הסיווג החלים.

יכולת ריתוך מעולה ועמידות בפני קורוזיה עבור ייצור ושירות

לוחות פלדה לבניית ספינות חייבים להציע יכולת ריתוך יוצאת דופן כדי להקל על בנייה ותיקון יעילים של מבני גוף גדולים. ערכי שווי פחמן נמוכים (CEV) - בדרך כלל מתחת ל-0.40% עבור דרגות חוזק רגיל ומתחת ל-0.43% עבור דרגות חוזק גבוה - ממזערים את הסיכון לסדקים הנגרמים על ידי מימן באזורים מושפעי חום. דרישות החימום מראש מופחתות ובכך מאיץ את הייצור. לוחות ספינה מודרניים מתוכננים לריתוך בעל כניסת חום גבוהה (עד 150-200 קילו-ג'ייט/ס'מ) ללא אובדן קשיחות משמעותי, המתאפשר על ידי פיזור מבוקר של חלקיקי טיטניום ניטריד (TiN). זה מאפשר שימוש בתהליכי ריתוך חד-צדדיים אוטומטיים. עבור עמידות בפני קורוזיה, בעוד שלחות הספינה אינן אל חלד, הן מנוסחות כדי לעמוד בפני קורוזיה אטמוספרית ימית, ועבור מיכלי מטען עשויות להיות להן תכונות עמידות בפני קורוזיה (למשל, עבור מכליות נפט גולמי). בנוסף, ציונים מיוחדים כמו AH36 עם עמידות מוגברת בפני קורוזיה (המכונה לעתים קרובות 'פלדה עמידה בפני קורוזיה של מיכל שמן מטען') משמשות לכלי שיט חדשים כדי למנוע קורוזיה בבור ממטענים אגרסיביים. עבור ספינות הנושאות כימיקלים קורוזיביים, מפורטות פלדת אל חלד או לוחות מצופות. לבסוף, לוחיות הספינה חייבים לעבור בדיקות קפדניות לא הרסניות (חלקיקים אולטרא-קוליים, מגנטיים) ולהיות ניתנות למעקב מלא עם תעודות טחנה, מה שמבטיח שכל לוח עומד בפרופיל הנכס הנדרש לשירות ימי בטוח לטווח ארוך.