Сталь – основной материал, применяющийся при строительстве судов, плавсредств, кораблей. Она используется и в речном, и в морском судостроении. Основная область применения – обшивка каркаса судна: корпуса, носовой и кормовой частей, надводного борта. Также из стали делают несущие элементы силовых установок, машин и механизмов корабля. Для того, чтобы судно обладало хорошей устойчивостью, плавучестью, надёжностью, корпус должен быть лёгким и прочным одновременно. Поэтому к судовой стали предъявляется ряд жёстких требований.
В судостроении распространены следующие виды профиля и проката:
- швеллеры;
- горячекатаные полосы;
- листовой прокат;
- двутавровые балки;
- равнополочные и обратные уголки;
- квадратные элементы горячей прокатки;
- горячекатаные квадраты и круги.
Листовая сталь при этом занимает отдельное место. Горячекатаный листовой прокат используется чаще всего и входит практически во все конструкционные элементы судна.
Классификация судовых сталей
Прокат для судостроительной отрасли промышленности производят из легированной, нелегированной и специальной легированной сталей следующих категорий:
- нормальной и повышенной прочности;
- нормальной и повышенной прочности с гарантированной сопротивляемостью слоистым разрывам;
- нормальной и повышенной прочности с улучшенными показателями свариваемости;
- высокой прочности с улучшенной свариваемостью и сопротивляемостью слоистым разрывам.
Технические условия к прокату для судостроения из стали регламентируются требованиями национального стандарта РФ ГОСТ Р 52927-2015.
Характеристики металлических листов для судостроения
Как говорилось выше, горячекатаный листовой прокат является основным сырьём для судостроительной отрасли. Производство листового проката начинается с создания заготовки. Её выплавляют в электрических или мартеновских печах. Благодаря сбалансированному и точному химическому составу сталь ужена стадии изготовления получает необходимые характеристики и физические свойства. После печи заготовки прокатывают через валки, формируя изделия нужной толщины и формы. Реже используется ковка и волочение. Эти операции используются, если необходимо создать уникальные или нестандартные фрагменты будущего судна. На заключительном этапе выполняется резка металла на заготовки необходимой длины и ширины, упаковка и транспортировка на склад.
Листовой прокат для судостроения классифицируется по нескольким признакам. Все параметры и характеристики указываются в действующих регламентах и нормативных документах, главным из которых является ASTMA131. В РФ нормативы по качеству судовых сталей сертифицируются в Российском регистре речного судоходства и Российском регистре морского судоходства.
Весь стальной прокат для судостроительной и судоремонтной промышленности делится на прокат для речных и морских судов. Он отличается атмосферостойкостью, классом текучести, сопротивляемостью к механическим ударным нагрузкам. Именно из-за повышенных нагрузок требования к сталям для морских судов повышенные.
К основным характеристикам относятся:
- Уровень прочности. Судовые стали делятся на классы А, В, С, D и Е. Их предел текучести составляет от 235 МПа и выше. Стали повышенной прочности имеют предел текучести в пределах 315-690 МПа;
- Относительное удлинение. Для судовых сталей данный параметр находится в пределах 2021 % в зависимости от марки;
- Временное сопротивление, измеряемое в Н/мм². Параметр составляет 400-520 единиц для проката толщиной до 50 мм включительно и 530-690 единиц для сталей марок А40S, D40S, E40S.
Прокат из сталей А40S, D40S, E40S толщиной более 10 мм должен подвергаться испытаниям на изгиб на угол 120° на специальной оправке, диаметр которой равен двум толщинам стали. Образование надрывов и трещин не допускается.
Как контролируется и испытывается судовая сталь
Сталь для судостроения контролируется по ряду параметров:
- Химическому составу. Его определяют по так называемой «ковшевой пробе плавки». Химический анализ производят по более, чем пяти государственным стандартам. Это весьма сложная и ответственная процедура, которая выполняется только аккредитованными лабораториями и испытательными центрами;
- Углеродистому эквиваленту. Это числовая величина, рассчитываемая по формуле. Она прямо пропорциональна объёмному содержанию в судовой стали ванадия, хрома, молибдена, меди и никеля. При расчёте массовая доля бора принимается равной нулю.
Каждый контрольный образец, отобранный из партии, подвергается испытаниям на растяжение, ударный изгиб, излом при установленных температурах.
Что указывается в сертификате качества на судовую сталь
На любую марку судовой стали выдаётся сертификат качества, в котором указываются:
- клеймо предприятия/завода-изготовителя;
- номер заказа;
- категория стали и её наименование;
- способ производства и номер плавки;
- размеры заготовки/изделия;
- количество листов в партии и масса самой партии;
- результаты испытаний и ультразвуковой дефектоскопии;
- штамп ОТК и подпись ответственного лица, выполнявшего контроль.
На каждом документе обязательно должна стоять дата его выдачи.
Область применения
В зависимости от марки, состава и толщины судовая сталь используется при:
— производстве судовых обшивок;
— отделке палуб и корпусов;
— сборке подъёмных механизмов;
— изготовлении отдельных корпусных элементов, панелей силовых установок.
Судовой прокат востребован и при производстве сварных металлоконструкций. Дюралюминий не применяется из-за низкой коррозионной устойчивости, а нержавеющая сталь из-за высокой стоимости.
Судовые стали имеют высокий предел прочности, чем их аналоги. Благодаря высокому усилию на разрыв они способны переносить значительные нагрузки без деформации. Именно поэтому судовые стали востребованы при производстве всех известных видов судов: грузовых и пассажирских кораблей, ледоколов, буксиров, траулеров, научно-исследовательских и военных кораблей.
