bis
7

3. Materiały do budowy kadłubów statków morskich

3.1. Stale kadłubowe

Stal jest podstawowym materiałem konstrukcyjnym stosowanym w budowie statków. Inne metale, na przykład stopy aluminium oraz materiały niemetaliczne, jak: beton zbrojony, siatkobeton, kompozyty (laminaty) na podstawie żywic syntetycznych i włókna szklanego, mają marginalny udział w światowym budownictwie okrętowym. Daje się co prawda zauważyć narastającą tendencję do wykorzystania stopów aluminium w konstruowaniu niewielkich, szybkich statków pasażerskich (omówiono to w pozycji [2]), jednak zarówno obecnie, jak i w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat dominująca pozycja stali w budownictwie okrętowym zostanie utrzymana.

Opis asortymentów i rodzajów stali stosowanych do budowy statków, dobór stali na elementy konstrukcyjne kadłubów i wyposażenie statków, wymagania towarzystw klasyfikacyjnych, składy chemiczne i cechy wytrzymałościowe stali i staliw przedstawione są wyczerpująco w pozycji [3], W niniejszym skrypcie wykorzystano ją jako źródło podstawowych informacji o stalach kadłubowych. Wymagania towarzystw klasyfikacyjnych przedstawiono na przykładzie wymogów Polskiego Rejestru Statków (11]. f ' Stale kadłubowe muszą charakteryzować się określonymi i parametrami wytrzymałościowymi oraz cechami technologicznymi:

'i • należytą wytrzymałością na rozciąganie - R_m [MPa],

: ♦ minimalną granicą plastyczności - R_e [MPa],

= • dużą odpornością na kruche pękanie w niskich temperaturach I (wyrażaną minimalną udarnością w zadanej temperaturze) - U [J], l • dobrą spawalnością

$ • odpornością na korozję w wodzie morskiej i na korodujący wpływ niektórych ładunków płynnych,

_: • dobrą wytrzymałością zmęczeniową.

Zmęczeniem materiału nazywane jest zjawisko zmniejszania jego wytrzymałości w wyniku wielokrotnych zmian obciążeń. Elementy

K« msirukcyjne wskutek zmęczenia materiału ulegają pęknięciom przy uhi ijjżeniach znacznie niższych niż statyczne obciążenia niszczące. Ws lizymałością zmęczeniową materiału nazywa się najwyższe, _t yklieznie zmienne naprężenie, przy którym znormalizowana próbka materiału nie ulega zniszczeniu po przekroczeniu dużej liczby cykli /mian (10⁷ dla stali).

Wymienione cechy uzyskuje się dzięki stosowaniu właściwych ₍ił i Imologii otrzymywania stali, kontrolowaniu jej składu chemicznego w odniesieniu do zawartości węgla, siarki i fosforu, odpowiednim dodatkom stopowym oraz procesom przeróbki plastycznej stali -walcowania na gorąco i na zimno.

Do budowy kadłubów statków morskich najczęściej stosuje się -mde kadłubowe o zwykłej wytrzymałości, oznaczone symbolem NW. Na długich statkach elementy konstrukcyjne kadłubów narażone na duże naprężenia wykonywane są ze stali o podwyższonej wytrzymałości (symbol PW). Na statkach z dużymi otworami lukowymi najbardziej obciążone elementy kadłuba - mocnice pokładowe i pokłady wytrzymałościowe oraz zbiorniki ładunkowe (na gazowcach I P( i), w których temperatury przewozu wynoszą do -10°C wykonywane są ze stali o wysokiej wytrzymałości (symbol WW).

i. 2. Skład chemiczny i wytrzymałość stali kadłubowych

Stale NW i PW dzielone są na kategorie, różniące się od siebie pr/ede wszystkim kryterium odporności na kruche pękanie w różnych Icmperaturach. Spełnienie tego kryterium badane jest za pomocą prób udarności przeprowadzanych metodą Charpy, czyli pomiaru energii łamania próbek z karbem w temperaturach określonych w kategorii stali.

Stale o zwykłej wytrzymałości zawierają 0.18+0.23% węgla oraz niewielki dodatek manganu i krzemu. Mają one wytrzymałość na i<(/ciąganie w zakresie R_ni = 400-^-490 MPa, a minimalna granica plastyczności powinna wynosić R*. = 235 MPa.

Stale o podwyższonej wytrzymałości mają dodatek manganu i/ydu 0.9-M.6%. Inne dodatki stopowe: miedź, chrom, nikiel, wanad ką/nie nie przekraczają 1% składu. Wytrzymałość na rozciąganie łych stali wynosi 440-^620 MPa, a granica plastyczności mieści się w zakresie 2<55-r420 MPa.

37