Konstrukcja kadłuba i dobór stopów
Konstrukcja kadłuba wpływa bezpośrednio na ogólną wytrzymałość statku, a wytrzymałość ta określa nośność- statku. Różne typy statków wymagają różnych konstrukcji kadłuba, dostosowanych do ich masy i wymagań użytkowych, a także należy zapewnić dobrą ciągłość konstrukcji, aby słabe punkty nie spowodowały awarii pod ciśnieniem. Najpopularniejszymi stopami aluminium w przemyśle okrętowym są serie 5xxx i 6xxx, a właściwy wybór zależy od wymagań dotyczących intensywności, odporności na korozję i odkształcalności każdego elementu kadłuba.
5083: Podstawowy stop kadłuba
Płyta aluminiowa 5083 zawiera dużą ilość magnezu (4,0-4,9%) z niewielką ilością manganu (0,4-1,0%) i pierwiastków śladowych, co zapewnia jej doskonałą odporność na korozję, zwłaszcza w wodzie morskiej, wysoką wytrzymałość, dobre właściwości spawalnicze i wysoką wytrzymałość zmęczeniową. Płyta dolna kadłuba jest wystawiona na działanie najsurowszego środowiska morskiego i musi wytrzymać długotrwałe zanurzenie bez uszkodzeń, co czyni 5083 idealnym wyborem. Powłoka boczna jest narażona na silne zużycie spowodowane falami i potencjalnymi uderzeniami, a wysoka wytrzymałość i wytrzymałość stali 5083 zapewniają integralność strukturalną i żywotność.
5052 dla pokładów i konstrukcji górnych
Aluminium 5052 zawiera magnez (2,2-2,8%) i chrom (0,15-0,35%) z pierwiastkami śladowymi. Oferuje dobrą odporność na korozję, średnio-wysoką wytrzymałość, doskonałe właściwości przetwórcze i dobrą spawalność. Pokłady i górne konstrukcje wymagają materiałów, które można łatwo formować i spawać, zapewniając jednocześnie wystarczającą wytrzymałość i odporność na korozję w atmosferze morskiej, a doskonała obróbka i wydajność 5052 sprawiają, że nadaje się on do tych obszarów. Stosowany jest również do konstrukcji wewnętrznych nie narażonych bezpośrednio na działanie wody morskiej, gdzie wymagana jest średnia wytrzymałość i dobra odkształcalność.
6061 i 6082 dla struktury wewnętrznej
Aluminium 6061 zawiera magnez (0,8-1,2%) i krzem (0,4-0,8%) oraz śladowe ilości miedzi i chromu. Jego wysoka wytrzymałość, dobra odporność na korozję, doskonałe spawanie i dobra obrabialność sprawiają, że nadaje się do wewnętrznych konstrukcji kadłuba, takich jak ramy i kabiny, które wymagają większej wytrzymałości i sztywności, a także do akcesoriów, takich jak wsporniki i części wsporcze, które muszą być mocne i lekkie. 6082 aluminium zawiera magnez (0,6–1,2%) i krzem (0,7–1,3%) ze śladowymi ilościami manganu. Wysoka wytrzymałość i doskonałe właściwości obróbki sprawiają, że jest to doskonały wybór do wzmacniania kadłuba wokół otworów i do precyzyjnie obrobionych części, takich jak niestandardowe okucia.
Uwagi dotyczące projektu i wykonania
Morskie konstrukcje aluminiowe są zwykle spawane metodami TIG lub MIG przy użyciu odpowiednich spoiw 5xxx, a spawanie należy zaplanować tak, aby zachować odporność na korozję-strefy wpływu ciepła. Ciągłość konstrukcji powinna być zaprojektowana w taki sposób, aby obciążenia przepływały płynnie przez kadłub, unikając gwałtownych zmian przekroju, które koncentrują naprężenia. Ponieważ aluminium nie rdzewieje, konserwacja kadłuba jest prostsza niż w przypadku stali, a niska gęstość stopu poprawia prędkość, oszczędność paliwa i ładowność. W przypadku najbardziej wymagających blach kadłubowych zaleca się klasyfikację-certyfikowaną 5083 w stanach takich jak H116, H321 lub H111, aby spełnić wymagania przepisów stoczniowych.
Często zadawane pytania
P: Dlaczego 5083 jest głównym stopem do kadłubów łodzi?
Odp.: Zawartość magnezu wynosząca 4,0-4,9% zapewnia doskonałą odporność na korozję w wodzie morskiej, wysoką wytrzymałość, dobrą spawalność i wysoką wytrzymałość zmęczeniową przy długotrwałej pracy w zanurzeniu.
P: Do czego używa się 5052 w budowie łodzi?
O: Pokłady, górne konstrukcje i elementy wewnętrzne, które wymagają łatwego formowania i spawania, przy średniej-wysokiej wytrzymałości i dobrych parametrach w atmosferze morskiej.
P: Kiedy na statku używany jest numer 6061?
Odp.: Do wewnętrznych konstrukcji szkieletowych i kabin wymagających większej wytrzymałości i sztywności, a także do wsporników i okuć, które muszą być mocne, lekkie i podatne na obróbkę mechaniczną.
P: Co 6082 dodaje do konstrukcji kadłuba?
Odp.: Wysoka wytrzymałość i doskonałe właściwości obróbki w przypadku wzmocnień kadłuba wokół otworów oraz w przypadku precyzyjnie-obrobionych części i niestandardowych złączek.
P: Które temperamenty 5083 są powszechne w przypadku płyt morskich?
Odp.: H116, H321 i H111 są powszechnie wybieranymi produktami, przy czym H116 i H321 są uznawane za odporność na korozję i stabilność konstrukcyjną w przemyśle stoczniowym.
P: Dlaczego w kadłubach statków zamiast stali stosuje się aluminium?
Odp.: Niska gęstość aluminium zmniejsza masę kadłuba, poprawiając prędkość, oszczędność paliwa i ładowność, a jego odporność na korozję ogranicza konserwację w środowiskach morskich.
