L'estructura del casc és l'esquelet i la closca d'un vaixell, que determina directament la capacitat de càrrega, el rendiment de la navegació, la seguretat i la vida útil del vaixell. Com a cos principal d'un vaixell, el casc ha de suportar combinacions de càrrega complexes: pressió hidrostàtica, impacte de les onades, pes de la càrrega, vibració de maquinària i equips i risc potencial de col·lisió al mar. El disseny modern del vaixell persegueix un pes lleuger alhora que garanteix la resistència estructural, per millorar l'eficiència energètica i la capacitat de càrrega.
Avantatges i característiques clau
Equilibri precís entre alta resistència i duresa
Les plaques d'acer marins modernes, com ara l'acer de grau A/B de resistència ordinària i la sèrie AH32/DH36/EH40 d'alta resistència, han aconseguit la combinació òptima de resistència i duresa mitjançant microaliatges i tecnologia de laminació i refrigeració controlada. L'alta resistència pot reduir el gruix de la placa d'acer, reduir significativament el pes del vaixell buit, augmentant així la capacitat de càrrega o reduint el consum de combustible; L'excel·lent tenacitat a baixa -temperatura (especialment l'acer de grau E-) garanteix que els vaixells puguin resistir el risc de fractura fràgil a baixa temperatura quan naveguen en regions polars o mars freds.
Excel·lent plasticitat i processabilitat.
El casc té una estructura de superfície corba complexa, des de la placa lateral recta fins a la placa exterior de proa amb hipèrbola. L'acer (especialment l'acer marí) té una bona treballabilitat en fred i calent, i les línies complexes de casc es poden modelar amb precisió mitjançant flexió en fred, flexió en fred i calent o formació de laminació amb una gran premsa. Aquesta plasticitat és la clau perquè els vaixells d'acer aconsegueixin un disseny racionalitzat i redueixin la resistència a la navegació.
Tecnologia de soldadura madura i eficiència de construcció
La soldabilitat de l'acer és la base perquè els vaixells moderns adoptin el mètode de construcció de seccions. El casc es divideix en centenars de seccions prefabricades, que es solden de manera eficient al taller i després es munten i pleguen al moll. Les tecnologies de soldadura automàtica madures, com ara la soldadura per arc submergit i la soldadura amb gas CO, garanteixen una construcció a gran-escala, alta-qualitat i alta-eficiència, de manera que es poden construir centenars de milers de tones de vaixells en poc temps.
Excel·lent resistència a la fatiga i seguretat de trencament
Quan un vaixell navega en onades, l'estructura del casc suporta centenars de milions de cicles d'estrès alternatius. L'acer marí i les seves juntes soldades tenen una bona resistència a la fatiga i poden inhibir eficaçment l'inici i la propagació d'esquerdes. A més, la ductilitat de l'acer permet que el casc absorbeixi energia mitjançant la deformació plàstica en cas de danys locals (com ara col·lisió), per evitar fractures catastròfiques i fràgils i guanyar temps per a l'evacuació del personal i el tractament d'emergència.
Típic Aplicacions
El casc principal dels grans vaixells portacontenidors
La coberta, els laterals i el revestiment inferior estan fets àmpliament d'acer-alta resistència EH36/EH40 per suportar moments de flexió longitudinals enormes i càrregues concentrades.
Doble fons i carcassa interior de VLCC
S'utilitza acer d'alta-resistencia per reduir el pes estructural i s'utilitzen plaques d'acer resistents a la corrosió-en peces clau (com ara la zona de bodega de càrrega) o s'estan ruixant recobriments resistents al desgast-resistents a la corrosió-a l'aire.
Enfortiment de l'estructura del trencaglaç polar a la zona de gel
El casc i la columna de proa prop de la línia de flotació estan fets d'acer marí especial amb major resistència i duresa (com el grau Àrtic d'EH36/40) per resistir l'extrusió i l'impacte del gel.
Sistema de tancament de membrana per a transportador de gas natural liquat (GNL).
Tot i que el dipòsit de càrrega en si està fet d'acer inoxidable o membrana d'aliatge invar, tota l'estructura principal del casc (escut secundari i casc) exterior està feta d'acer marí d'alta -resistencia per proporcionar suport i protecció al nucli.
El sistema de canonades del vaixell és com el "sistema circulatori" i el "sistema nerviós" del vaixell, que recorre tot el vaixell. S'encarrega de transportar fuel, oli lubricant, aigua de mar, aigua dolça, vapor, aire, així com diversos olis hidràulics i productes químics. Les seves funcions cobreixen gairebé tots els aspectes, com ara l'alimentació, l'equilibri del vaixell, la lluita contra incendis, el suport viu i la manipulació de càrrega. El sistema de canonades ha de funcionar de manera fiable durant diverses dècades en entorns durs caracteritzats per condicions submarines, alta humitat, vibracions i grans variacions de temperatura.
Avantatges i característiques clau
Excel·lent resistència a la pressió i temperatura.
La canonada de vapor principal del vaixell, la canonada d'injecció de combustible d'alta-pressió i la canonada del sistema hidràulic funcionen a alta pressió (fins a 30 MPa) i a alta temperatura (fins a 500 graus per al vapor principal). Les canonades d'acer al carboni sense soldadura (com l'acer 20 #) i les canonades d'acer aliat (com l'acer d'aliatge 1Cr0.5Mo per al vapor) són opcions fiables per garantir el funcionament segur d'aquests sistemes clau a causa de la seva alta resistència i estabilitat en un ampli rang de temperatures.
Pedigrí fiable de materials{0}}resistents a la corrosió
Hi ha esquemes de selecció de material madur per a diferents mitjans de transport:
- Sistema d'aigua de mar: tradicionalment s'utilitzen canonades d'acer al carboni galvanitzat, mentre que els grans vaixells moderns utilitzen canonades d'aliatge de coure-níquel (90/10 o 70/30 CuNi) amb més avantatges de costos i resistència a la corrosió, o canonades d'acer inoxidable 316L d'alta-qualitat.
- Sistema d'oli de combustible/oli lubricant: generalment s'utilitzen canonades d'acer al carboni sense costura, però per a la corrosió del combustible amb alt-sofre, es poden utilitzar materials amb millor resistència a la corrosió o afegir mesures anticorrosió-.
- Conducte de càrrega d'un camió cisterna químic: segons les característiques de la càrrega, es pot utilitzar acer inoxidable 316L, acer inoxidable dúplex (com ara 2205) o fins i tot aliatge basat en níquel- (com Hastelloy C-276).
Excel·lent resistència a vibracions i impactes.
La canonada del vaixell va acompanyada de la vibració del motor principal i del motor auxiliar i l'impacte del moviment del vaixell durant molt de temps. L'acer (especialment la canonada metàl·lica) té una gran rigidesa i resistència estructural. Mitjançant un disseny de suport raonable i un suport elàstic, la ressonància es pot suprimir eficaçment, es pot prevenir la soltura de les articulacions o la ruptura de la canonada causada per la fatiga i es pot garantir la integritat a llarg termini del sistema en un entorn dinàmic.
Estandardització madura i comoditat de manteniment
Les canonades, els accessoris, les brides i les vàlvules d'acer marins han estat altament estandarditzats (com ara els estàndards ISO, JIS, GB/T), cosa que és convenient per a l'adquisició i substitució global. Durant el cicle de vida del vaixell de 20-30 anys, és inevitable que les canonades s'hagin de mantenir o substituir. Les característiques tallables i soldables de les canonades d'acer fan que el manteniment in situ i la substitució local siguin relativament ràpids i econòmics.
Típic Aplicacions
Combustible d'alta pressió-conducte common rail del motor dièsel de propulsió principal marí
S'utilitza una canonada d'acer sense soldadura d'aliatge d'alta resistència-, i la paret interior requereix una suavitat extremadament alta per suportar la pressió d'injecció superior a 100 MPa.
Tub principal d'aigua de mar del sistema de refrigeració central del vaixell
El tub d'aliatge de coure-níquel 90/10 o el tub d'acer al carboni amb recobriment epoxi especial importat s'utilitza sovint per als vaixells grans per resistir la corrosió de l'aigua de mar i la fixació d'organismes marins.
Gasoducte de baixa-temperatura del transportador de gas liquat (GNL/GLP)
La canonada que transporta-163 C GNL ha d'utilitzar acer inoxidable austenític (com ara 304L) o acer de níquel (com acer 9% Ni) per garantir la duresa a una temperatura extremadament baixa.
Conducte de cabina del sistema d'aigua de llast
La canonada d'acer al carboni galvanitzada o la canonada d'acer al carboni recoberta d'epoxi s'utilitzen normalment per equilibrar el cost i la demanda de resistència a la corrosió de l'aigua de mar.
