Elevata resistenza e stabilità di snervamento per l'integrità strutturale
Le piastre d'acciaio per le costruzioni navali devono mostrare un'eccellente resistenza meccanica per resistere alle immense forze incontrate durante i viaggi oceanici, tra cui la flessione indotta dalle onde, le sollecitazioni delle travi dello scafo e la pressione locale del carico e della zavorra. Le società di classificazione come ABS, DNV, LR e CCS specificano valori minimi di resistenza allo snervamento per diversi gradi. I gradi di lamiera navale a resistenza normale (A, B, D, E) offrono tipicamente un limite di snervamento di almeno 235 MPa, mentre i gradi ad alta resistenza (AH32, DH32, EH32, AH36, DH36, EH36) forniscono un limite di snervamento di 315–355 MPa, consentendo progetti di scafi più leggeri ed efficienti in termini di consumo di carburante. La resistenza alla trazione varia generalmente da 400 a 520 MPa, a seconda del grado e dello spessore. Le proprietà meccaniche uniformi attraverso lo spessore della piastra sono fondamentali; pertanto, le lamiere delle navi vengono prodotte utilizzando processi di laminazione e trattamento termico controllati come la normalizzazione o la lavorazione termomeccanica controllata (TMCP). Questi metodi affinano la struttura dei grani e garantiscono una resistenza costante su sezioni spesse, spesso fino a 50 mm o più per vasi di grandi dimensioni. Inoltre, le piastre delle navi devono mantenere la loro resistenza allo snervamento a temperature elevate per i progetti resistenti al fuoco (ad esempio, gradi FP). Per le strutture offshore sono disponibili anche qualità più resistenti (EH40, EH47) con limiti di snervamento fino a 460 MPa.
Robustezza e resistenza agli urti superiori alle basse temperature
Una delle proprietà più critiche dell'acciaio per costruzioni navali è la sua capacità di resistere alla frattura fragile a basse temperature, soprattutto per le navi che operano in condizioni di mare artico o invernale. Le piastre per navi sono classificate in base alla resistenza all'urto Charpy con intaglio a V a temperature di prova specificate: il grado A non richiede alcuna prova d'urto (per un servizio più delicato), il grado B richiede 27J a 0°C, il grado D richiede 27J a -20°C e il grado E richiede 27J a -40°C. I gradi ad alta resistenza seguono uno schema simile: test AH32/36 a 0°C, DH32/36 a -20°C, EH32/36 a -40°C e FH32/36 a -60°C per ambienti estremi. Questa tenacità garantisce che le crepe non si propaghino sotto carico dinamico dovuto all'impatto delle onde, alla collisione del ghiaccio o alle sollecitazioni residue della saldatura. La composizione a grana fine, a basso contenuto di carbonio (tipicamente 0,18%) e di zolfo (0,005%), spesso con raffinazione della grana dell'alluminio, raggiunge la temperatura di transizione da duttile a fragile richiesta. Le piastre delle navi devono inoltre superare i test di rottura del peso di caduta (DWTT) per le sezioni spesse per verificare l'aspetto della frattura da taglio. Tali proprietà di tenacità vengono verificate mediante prova di provini prelevati dalla lamiera stessa, orientati trasversalmente al senso di laminazione, come da norme vigenti della società di classificazione.
Eccellente saldabilità e resistenza alla corrosione per la fabbricazione e il servizio
Le piastre in acciaio per la costruzione navale devono offrire un'eccezionale saldabilità per facilitare la costruzione e la riparazione efficienti di strutture di scafi di grandi dimensioni. I valori CEV (basso contenuto di carbonio equivalente), generalmente inferiori allo 0,40% per i gradi a resistenza normale e inferiori allo 0,43% per i gradi ad alta resistenza, riducono al minimo il rischio di fessurazioni indotte dall'idrogeno nelle zone esposte al calore. I requisiti di preriscaldamento vengono quindi ridotti, accelerando la fabbricazione. Le moderne piastre per navi sono progettate per la saldatura ad alto apporto di calore (fino a 150-200 kJ/cm) senza perdita significativa di tenacità, resa possibile dalla dispersione controllata delle particelle di nitruro di titanio (TiN). Ciò consente l'utilizzo di processi di saldatura unilaterale automatizzati. Per quanto riguarda la resistenza alla corrosione, sebbene le piastre delle navi non siano inossidabili, sono formulate per resistere alla corrosione atmosferica marina e, per le cisterne di carico, possono avere proprietà aggiuntive di resistenza alla corrosione (ad esempio, per le petroliere di petrolio greggio). Inoltre, per le nuove navi vengono utilizzati gradi speciali come AH36 con maggiore resistenza alla corrosione (spesso chiamato 'acciaio resistente alla corrosione per serbatoi dell'olio da carico') per prevenire la corrosione da carico aggressivo. Per le navi che trasportano prodotti chimici corrosivi, sono specificate piastre in acciaio inossidabile o rivestite. Infine, le lamiere delle navi devono essere sottoposte a rigorosi test non distruttivi (ultrasuoni, particelle magnetiche) ed essere completamente tracciabili con certificati di fabbrica, garantendo che ogni lastra soddisfi il profilo di proprietà richiesto per un servizio marittimo sicuro a lungo termine.
