Стали для судостроения

При создании морских и речных судов важно обеспечить их плавучесть, остойчивость, длительный срок службы, надежность эксплуатации и одновременно упразднить риски аварий и рационально снизить массу обшивки, а также машин и агрегатов. Поэтому все основные технологические и вспомогательные судостроительные материалы подбираются с особой тщательностью на основе технико-экономических обоснований.
Металлы в судостроении
С того момента, как строительство кораблей, катеров и барж стало не только искусством, но и наукой, металл для судостроения стал основным материалом. Конечно, металлические материалы могут отличаться химическим составом, разными физико-механическими свойствами и целевым назначением. Но только их применение позволило сделать корпусную обшивку, детали машин и многочисленные технологические конструкции гражданских, военных и промысловых судов в необходимой конструкционной форме и с высокими параметрами прочности, твердости и коррозионной стойкости.
Они: могут свариваться, клепаться и упрочняться термообработкой; хорошо воспринимают штамповочную и механическую обработку; позволяют выполнить техническое и художественное конструирование, отвечающее требованиям и особенностям судов определенной группы. Цветные металлы в судостроении Это обширная группа, включающая все металлы, кроме железосодержащих. Как судостроительные материалы, они отличаются относительно небольшим весом, пластичностью и коррозионной стойкостью.
Такие качества позволяют широко использовать их при строительстве танкеров, сухогрузов, военных и транспортных кораблей и катеров, исследовательских и пассажирских судов. Классификация цветных металлов Группа Входящие металлы Твердость по Бринеллю, МПа Температура плавления, °С Легкие Алюминий 200…370 660 Бериллий 600 1278 Магний 260 650 Титан 1300…2070 1668 Тяжелые Кобальт 700 1494 Медь 350 1083 Никель 600 1453 Олово 50…100 232 Свинец 40…60 327 Цинк 300…420 419 Благородные Золото 250 1064 Платина 300 1769 Родий 1100 1963 Серебро 250 961 Конечно, названные цветные металлы в судостроении используются в разной степени. Например, наиболее широко применяются магниевые, дюралевые, титановые и медные сплавы.
Их используют для изготовления: приборов навигации и управления; труб теплообменных аппаратов; инструментальной оснастки; корпусов малых судов; надстроек; рубок. Золото и серебро используются в приборостроении и в устройствах связи, родий – в фильтрационных системах и термоэлектрических преобразователях.
Алюминий в судостроении позволяет улучшить ходовые, маневренные и скоростные качества, но при многочисленных достоинствах этот металл достаточно дорогой, поэтому стальные сплавы были, есть и будут в ближайшем будущем основным конструкционным материалом в этой отрасли. Углеродистая сталь и чугун Углеродистые стали – железоуглеродистые сплавы, в составе которых отсутствуют легирующие добавки, а количество углерода менее 2,14%. В зависимости от содержания углерода их классифицируют на низко-, средне- и высокоуглеродистые, а по содержанию серы и фосфора – на обычные, качественные и высококачественные.
В связи с особенностями технологии плавки они могут содержать ряд примесей, в том числе марганца и кремния, но их малая количественная доля не оказывает значительного влияния на механические свойства. Стальной лист для судостроения изготавливается гладким, рифленым и рельефным. Также в отрасли применяют: углобульбовый, люковый и зетовый профиль; равнополочный и неравнобокий уголок; круглую и полукруглую сталь; трубный прокат; тавр и двутавр; швеллер; полосу. Как конструкционный материал, углеродистые стали: ремонтопригодны; хорошо обрабатываются; обладают достаточной вязкостью; характеризуются довольно высокой огнестойкостью; стойко сопротивляются ударам и разрушению под влиянием вибраций.
К недостаткам можно отнести невысокую коррозионную стойкость. Тем не менее, марки стали Ст3, 08, 20, 45, 60 находят применение при создании: грузовых твиндеков и трюмов, мачт и колонн; внутренних перекрытий корпуса; туннелей гребного вала; нижнего мостика; баков и люков. Кроме стали в эту группу входят и чугуны. Это тоже железоуглеродистые сплавы, только массовая доля углерода в них превышает 2,14 %. Различают белые, серые, ковкие чугуны. В судостроительной отрасли их используют для изготовления элементов рулевого управления, корпусов редукторов и двигателей, а также других деталей морских и речных судов. Легированная сталь Железоуглеродистые сплавы, содержащие один или несколько легирующих элементов.
Чаще всего в этих целях используются недорогие и недефицитные присадки: марганец, кремний, хром. А для повышения прочностных свойств вводят бор, ванадий, вольфрам, никель, ниобий, молибден и титан. В целом для повышения и улучшения различных свойств судостроительных сплавов применяют довольно большое количество элементов, ведь легирование – основной способ воздействия на металлы с целью косвенно или непосредственно изменить их эксплуатационные качества. Количество легированных сплавов обширно и увеличивается с каждым днем. Поэтому сложно перечислить все легированные стали, назовем лишь некоторые из них.
Легированные марки стали для судостроения Вид Свойства Марки Возможное применение Конструкционные (универсальные) Демонстрируют оптимальное сочетание прочности, пластичности, вязкости и хладостойкости 15Х, 09Г2С, 10Г2СД, 20Х2Н4А. АБ2 Сварные элементы жилой надстройки, обшивка рыболовецких шхун и трейлеров. Шестерни, рессоры, оси, толкатели, червяки, валы технологического оборудования Стали нормальной прочности Демонстрируют оптимальное сочетание прочности, пластичности, вязкости и хладостойкости. A, B, D, E Корпусная обшивка, надпалубные части судов Стали повышенной прочности Имеют повышенные параметры механической прочности, стойкости к истиранию и образованию трещин A27S, D27S, E27S, A32, D32, E32, A36, D36, E36, A40, D40, E40, A40S, D40S, E40S Изготовление корпусов и сварных надпалубных конструкций Стали с повышенной коррозионной стойкостью Отличаются инертностью к воздействию влаги, кислот и щелочей 10ХСНД, 15ХСНД, 20Н3ДМА Балки, трюмы танкеров, обшивка военных кораблей и катеров, рулевые и якорные устройства Жаростойкие Обладают стойкостью к химическому разрушению при нагреве до +550 °С 20ХМ, 08Х17Т, 12Х1МФ, 20Х25М20С2, 16Х18Н12С4ТЮЛ*
Противопожарные перегородки, коффердамы, гребные винты* Жаропрочные Способны длительное время сопротивляться деформированию под воздействием высоких температур и нагрузок 40Х10С2М, 11Х11Н2В2МФ, 12Х18Н9Т, 15Х11МФ Энергетические установки, корпусы клапанов и турбинных машин Износостойкие Характеризуются повышенной стойкостью к износу и абразивной эрозии 110Г13Л, 18Х2Н4МА, 40ХФА Настил палубы, элементы машинного отсека Электротехнические Ферромагнитные материалы 2011, 2312, 3406 Магнитоактивные элементы электрических машины, аппаратов и приборов
Отдельные детали корпуса, например, ахтерштевень, рулевые рамы, кронштейны гребных валов, изготавливают из стального литья. Так, 08ГДНФЛ – не основная марка стали для корпуса судна, но из нее изготавливают, как правило, оконечность и реже кормовую часть с толщиной стенки до 800 мм. Инструментальная сталь В эту группу входят легированные и углеродистые сплавы. Содержат повышенное количество углерода и применяются после термической обработки. В зависимости от целевого назначения их классифицируют на: режущие; быстрорежущие; для измерительных инструментов; штампованные для холодного и горячего деформирования.
Они характеризуются различными параметрами твердости, пластичности, красностойкости, износостойкости и вязкости и в корабельном деле используются по-разному. Так, из них изготавливают: У12, У7А – ручной механический инструмент, пуансоны, калибры; 9Х1, Х12МФ, 4Х3ВФ, ЗХ2В8Ф – холодно- и горячедеформированные штампы; 4ХС, 5ХВ2СФ – ударный инструмент; Р9, Р18, Р6М5, Р10К5Ф5 – быстрорежущий инструмент. Нержавеющая сталь Коррозионностойкий вид легированных сплавов. Такие стали содержат повышенное количество хрома (в пределах 13…30 %), поэтому на их поверхности образуется оксидная пленка и они характеризуются хорошей прочностью и очень высокой стойкостью против атмосферной, химической, почвенной и электрохимической коррозии.
Но, несмотря на это нержавеющая сталь в судостроении используется ограниченно, так как: сваривается с использованием специальных режимов; из-за наличия хрома в составе проявляет свойства хладоломкости; является дорогостоящим материалом. Марки 95Х18, 30Х13, 08Х17Т демонстрируют очень высокую коррозионную стойкость в морской и речной воде, а также химическую стойкость к кислотам и щелочам. В сочетании с улучшенной теплостойкостью и прочностью это делает их применение целесообразным в танкерах и судах спецназначения. Также их используют для изготовления подшипников и других деталей корабельного оборудования.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Требования к судостроительным сталям

Характер эксплуатации речных и морских судов априори предполагает механическую прочность и водостойкость всех применяемых материалов. ...