Главная / Блог / Сталь

Какую сталь применяют в судостроении

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 17 Августа 2024

Содержание:

На сегодняшний день сталь является ключевым материалом в морском и речном судостроении. Ее основное использование – для обшивки судов. Помимо этого, стальная продукция применяется при изготовлении несущих элементов конструкций и различных агрегатов. Чтобы судно прослужило долго, было устойчивым, плавучим и имело легкий корпус, материалы выбираются очень тщательно. При этом учитываются их химический состав, физические характеристики и экономическая оправданность использования. В зависимости от назначения сталь классифицируют по множеству критериев. В данной статье обсудим ее виды и области применения.

Каждое прочное судно начинается с качественной стали, параметры которой тщательно рассчитаны.

  • Горячекатаная широкая полоса.
  • Уголок обратного типа.
  • Швеллер.
  • Полосо-бульбовый профиль.
  • Двутавровая балка.
  • Горячекатаный рулон.
  • Квадрат горячекатаной заготовки.
  • Равнополочный уголок.
  • Полукруг горячей прокатки.
  • Неравнополочный уголок.
  • Лист горячекатаной прокатки.
  • Горячекатаная полоса.
  • Горячекатаный квадрат.
  • Горячекатаный круг.

Особое место среди металлических изделий в судостроении занимает листовая сталь, которая используется наиболее часто.

На первом этапе изготовления листового проката создается заготовка. Ее выплавляют в мартеновских печах или электропечах. Заготовка уже обладает всеми необходимыми свойствами благодаря тщательно подобранному химическому составу. Затем ее нагревают и прокатывают через специализированные валки, придавая требуемые форму и толщину. Иногда вместо прокатки применяют ковку или волочение. Заключительный этап – это нарезка листов на фрагменты нужного размера и их упаковка. Листовой прокат для судостроения классифицируют по различным параметрам. Рассмотрим каждый из них более детально.

Международные стандарты

Характеристики судостроительных сталей регламентируются нормативными актами. Основополагающим является стандарт ASTM A131. Все требования по качеству судостроительных сталей должны быть подтверждены сертификацией в таких организациях, как:

  • Российский регистр речного судоходства.
  • Российский морской регистр судоходства.
  • Ллойдовский судоходный регистр в Великобритании.
  • Американское судоходное бюро.
  • Итальянский судоходный регистр.
  • Det Norske Veritas (Норвегия).
  • Germanischer Lloyd (Германия).
  • Bureau Veritas (Франция).

Предназначение

Все стальные листы подразделяются на прокат для морского и речного судоходства. Они различаются классами текучести, устойчивостью к атмосферным влияниям и ударопрочностью. Естественно, что стали для морских судов предъявляют более жесткие требования из-за увеличенных нагрузок.

Прочностные характеристики

По механической прочности все стали классифицируются как прочные, представленные классами A, B, C и D. Эти классы отличаются пределом текучести от 235 МПа.

Существуют также стали высокой прочности, где предел текучести варьируется от 315 до 690 МПа. К этим категориям относятся стали классов A, D, E и F с номерами 32, 36, 40, 42, 46, 50, 55, 62 и 69.

Тип стали

При подборе сталей для конкретных заданий учитываются их предел текучести и ударная вязкость при определенных температурах. Затем осуществляют выбор согласно подходящим параметрам в международных регистрах. Этот метод позволяет увеличить полезную нагрузку, уменьшить вес конструкции и определить оптимальную толщину проката.

  • Отделка палуб и корпусов, а также создание обшивки.
  • Создание понтонов, платформ и причалов.
  • Сборка конструкций для портовых подъемников и мостов.
  • Строительство шельфовых сооружений.
  • Изготовление элементов внутренней структуры судов, таких как переборки и ребра жесткости.
  • Применение в системах судовой вентиляции и трубопроводов.
  • Ремонт и замена поврежденных участков корпуса и других частей судна.
  • Изготовление крепежных элементов и соединений.
  • Использование в охлаждающих системах и теплообменниках судов.

Для металла, используемого при постройке военных, коммерческих и индустриальных судов, предъявляются специальные требования. Все материалы, включая сталь, подвергаются детальному анализу. Оцениваются их характеристики и способность сохранять форму в самых экстремальных условиях. Остановимся подробнее на ключевых параметрах судостроительных сталей.

Свариваемость

При судостроении применяются сложные сплавы с легирующими и другими добавками. Свариваемость является многофакторным параметром, который определяет надежность сварных соединений и их свойства. Благодаря использованию сварки корпуса судов становятся легче на 20 % по сравнению с клепаными конструкциями. Ведь заклепки и уголки увеличивают вес. Кроме того, сварной корпус более гладкий. Это способствует лучшему рассекаемому воды, что способствует увеличению скорости судна.

Устойчивость к коррозии

Речь идет именно о ржавчине, возникающей под воздействием соленой воды. В связи с этим для сталей, предназначенных для использования в океанских и морских кораблях, предъявляются усиленные требования к устойчивости против коррозии. Важно учитывать, что помимо хлоридов, присутствующих в соленой воде, образованию ржавчины также способствуют сероводород и остатки нефтепродуктов.

Сопротивляемость деформациям

Под этим понятием подразумевается пластичность стали, то есть ее способность не изменять форму под воздействием физических нагрузок. Для определения степени устойчивости к деформациям проводится оценка относительного удлинения при растяжении. Не менее значимой является и максимальная пластичность, которая устанавливается через измерение сужения в шейке.

Эластичность

Данное свойство чрезвычайно значимо для металлов, используемых в корпусах или палубах. Упругость позволяет материалу деформироваться под воздействием физических нагрузок и восстанавливать первоначальную форму после их устранения. Обычно части кораблей подвергаются таким видам механических воздействий, как перегиб, изгибающие нагрузки и другие.

Прочность

Прочная сталь способна выдерживать механические нагрузки, не изменяя форму и не разрушаясь. Важным показателем является также жесткость сплава. В идеале, после нагрузок на листе не должно оставаться следов.

В наше время корпуса крупных кораблей преимущественно изготавливают из стали

Профилированный, листовой и сортовой прокат для судостроения рекомендуется заказывать у надежных производителей. Важно, чтобы стальной материал соответствовал стандартам ГОСТ 5521. В противном случае, использование некачественной стали может привести к серьезным инцидентам и значительным непредвиденным затратам.

Кроме того, стоит обращать внимание на репутацию поставщика и отзывы других клиентов, а также на наличие сертификатов качества и соответствие продукции международным стандартам. Регулярная проверка и тестирование материалов перед использованием помогут предотвратить возможные проблемы в будущем. Заблаговременное проведение контроля качества и инспекции помогает обеспечить надежность и долговечность судна, снизить расходы на ремонт и обслуживание.

Современное судостроение невозможно представить без применения высококачественной стали и технологий её обработки. Для обеспечения долговечности и надежности стальных конструкций применяются разнообразные методы, которые повышают прочностные характеристики и устойчивость к коррозии. Рассмотрим ключевые технологии обработки стали, используемые в судостроении:

  • Термическая обработка стали:

    • Закалка - процесс, включающий нагрев стали до высоких температур и её последующее быстрое охлаждение. Это повышает твердость и прочность стали.

    • Отжиг - нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением. Этот метод уменьшает внутренние напряжения и улучшает пластичность материала.

    • Нормализация - нагрев стали до состояния полной аустенизации и последующее охлаждение на воздухе. Улучшает механические свойства и однородность структуры стали.

  • Механическая обработка стали:

    • Резка - процессы плазменной, лазерной или гидроабразивной резки используются для придания нужной формы стальным листам и профилям. Применение современных методов позволяет достичь высокой точности и минимизировать отходы.

    • Сварка - соединение стальных деталей путём нагрева и расплавления стали. Современные сварочные технологии, такие как дуговая сварка в среде инертного газа, обеспечивают высокую прочность и герметичность соединений.

    • Обработка давлением - гибка, прокатка и штамповка стали позволяет создавать элементы сложной формы с высокой точностью и минимальными затратами материала.

  • Химическая и электрохимическая обработка стали:

    • Цементация - насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твёрдости и износостойкости внешнего слоя. После цементации сталь также проходит закалку и отпуск.

    • Нитридирование - насыщение поверхности стали азотом, что улучшает её твердость и коррозионную стойкость. Этот процесс проводится при относительно низких температурах в газовой среде или в солевом растворе.

    • Гальванизация - нанесение липкого слоя цинка на стальную поверхность методом электроосаждения. Это защищает сталь от коррозии и увеличивает срок службы стальных конструкций.

Применение комплексных технологий обработки стали в судостроении позволяет создавать прочные, долговечные и надёжные суда, способные выдерживать сложные эксплуатационные условия. Современные методы обработки существенно повышают эксплуатационные характеристики судовых конструкций и удлиняют срок их службы.

Волков Семён

Автор: Волков Семён

Эксперт в области металлопроката и металловедения