لوحة الألومنيوم لبناء السفن
أصبحت صفائح الألومنيوم مادة أساسية في بناء السفن الحديثة، خاصة للسفن عالية السرعة والعبارات وقوارب الدوريات وزوارق العمل والهياكل البحرية. إن مزيجها من الوزن المنخفض والمقاومة الممتازة للتآكل ونسبة القوة إلى الوزن العالية يوفر لأحواض بناء السفن بديلاً قوياً للهياكل الفولاذية التقليدية.
مميزات لوحة الألومنيوم البحرية
خفيفة الوزن ذات قوة عالية
تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي ثلث كثافة الفولاذ، مما يسمح بتوفير كبير في الوزن في الهياكل والهياكل الفوقية.
| ملكية | القيمة النموذجية* | تعليق |
|---|---|---|
| كثافة | ~2.70 جم/سم3 | ≈ 35-40% من فولاذ السفن العادي |
| قوة الشد (5083-H116) | 270-330 ميجا باسكال | عالية بالنسبة للسبائك غير القابلة للمعالجة بالحرارة |
| قوة الخضوع (5083-H116) | 125-215 ميجا باسكال | يعتمد على سمك والمزاج |
| استطالة | 10-16% | ليونة جيدة للتشكيل |
*القيم نموذجية للإشارة فقط.
ويترجم تخفيض الوزن مباشرة إلى سعة حمولة أعلى، وانخفاض استهلاك الوقود، وتحسين الاستقرار أو السرعة، اعتمادًا على أهداف تصميم السفينة.
مقاومة ممتازة للتآكل البحري
تم تصميم صفائح الألومنيوم البحرية، خاصة سلسلة 5xxx و6xxx، لمقاومة:
- حفر مياه البحر وتآكل الشقوق
- الهجوم الجوي ومنطقة الرش
- التآكل الجلفاني عند عزله بشكل صحيح عن المعادن المختلفة
تشكل صناعة السبائك باستخدام المغنيسيوم والعناصر النزرة طبقة أكسيد سلبية مستقرة، مما يقلل من الصيانة ويطيل عمر الخدمة.
| سلسلة سبائك | العنصر الرئيسي لصناعة السبائك | مقاومة التآكل في مياه البحر | منطقة الاستخدام النموذجية |
|---|---|---|---|
| 5xxx | المغنيسيوم (ملغ) | جيد جدًا | الهياكل والطوابق والدبابات |
| 6xxx | ملغ + سي | جيد (مع طلاء/أنودة) | الهياكل الفوقية، والداخلية |
قابلية اللحام الجيدة والتصنيع
تم تحسين ألواح الألومنيوم البحرية لطرق تصنيع أحواض بناء السفن الشائعة:
| خطوة التصنيع | ملاءمة | ملحوظات |
|---|---|---|
| لحام MIG/TIG | ممتاز لسلسلة 5xxx، 6xxx | ميل منخفض للتكسير الساخن عند التحكم فيه |
| القطع (البلازما/الليزر) | جيد جدًا | حواف نظيفة، الحد الأدنى من التشويه |
| تشكيل الباردة / الانحناء | ليونة جيدة | نصف قطر كبير موصى به للألواح السميكة |
| بالقطع | جيد إلى معتدل | يتم تحسين تشكيل الرقاقة مع سلسلة 6xxx |
إن متطلبات التسخين المسبق المنخفضة، وأحواض اللحام المستقرة، وخصائص ما بعد اللحام الجيدة تجعل ألواح الألومنيوم جذابة للبناء المعياري والكتل في أحواض بناء السفن.
أداء الحرائق والسلامة
الألومنيوم لا يحترق، لكنه يفقد قوته عند درجات الحرارة المرتفعة. تحدد قواعد التصميم وإرشادات مجتمع التصنيف ما يلي:
| وجه | سلوك لوحة الألومنيوم |
|---|---|
| نقطة الانصهار | ~660 درجة مئوية |
| الاحتفاظ بالقوة | تم تخفيضه إلى ما يزيد عن 200-250 درجة مئوية |
| تدابير السلامة من الحرائق | العزل، الحواجز المقاومة للحريق، تقسيم المناطق ضد الحرائق |
عند دمجها مع أنظمة العزل المناسبة، يمكن للهياكل الفوقية المصنوعة من الألومنيوم أن تلبي متطلبات المنظمة البحرية الدولية (IMO) ومتطلبات الحماية من الحرائق.
سبائك الألومنيوم البحرية المشتركة
تهيمن سلسلة 5xxx (Al‑Mg) و6xxx (Al‑Mg‑Si) على صناعة السفن.
| سبيكة | مسلسل | أمثلة الحالة | الاستخدام الرئيسي في السفن |
|---|---|---|---|
| 5083 | 5xxx | يا، ح111، ح116، ح321 | طلاء الهيكل، الجزء السفلي، الغلاف الجانبي |
| 5086 | 5xxx | ح116، ح32 | الهياكل والطوابق والمناطق المعززة بالجليد |
| 5454 | 5xxx | ح111، ح32 | الدبابات، ومخازن البضائع، وأجزاء الضغط |
| 5456 | 5xxx | ح116، ح321 | هياكل بدن عالية القوة |
| 5754 | 5xxx | أو، ح111 | الطوابق والأرضيات والهياكل الداخلية |
| 6061 | 6xxx | T4، T6 | الصواري والتجهيزات والمكونات الآلية |
| 6082 | 6xxx | T6, T651 | الهياكل الفوقية، التقوية، البثق |
التركيب الكيميائي الإرشادي (نسبة الكتلة)
تختلف القيم قليلاً حسب المعايير (على سبيل المثال، EN وASTM وGB). فيما يلي النطاقات النموذجية:
| سبيكة | و | الحديد | النحاس | من | ملغ | كر | الزنك | ل | آل |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5083 | .40.40 | .40.40 | .10.10 | 0.40-1.00 | 4.0-4.9 | 0.05-0.25 | .250.25 | .150.15 | توازن |
| 5086 | .40.40 | .50.50 | .10.10 | 0.20-0.70 | 3.5-4.5 | .250.25 | .250.25 | .150.15 | توازن |
| 5454 | .250.25 | .40.40 | .10.10 | 0.50-1.0 | 2.4-3.0 | .20.20 | .250.25 | .20.20 | توازن |
| 5754 | .40.40 | .40.40 | .10.10 | 0.30-0.50 | 2.6-3.6 | .30.30 | .20.20 | .150.15 | توازن |
| 6082 | 0.70-1.30 | .50.50 | .10.10 | 0.40-1.0 | 0.60-1.2 | .250.25 | .20.20 | .10.10 | توازن |
الخصائص الميكانيكية والفيزيائية النموذجية
القيم تشير إلى المزاج البحري الشائع ونطاقات السماكة.
الخواص الميكانيكية
| سبائك-المزاج | سمك (مم) | قوة الشد Rm (MPa) | قوة الخضوع Rp0.2 (MPa) | استطالة A50 (٪) |
|---|---|---|---|---|
| 5083-H116 | 4-12 | 270-330 | 125-215 | 10-16 |
| 5083-H321 | 4-12 | 270-330 | 215-260 | 8-12 |
| 5086-H116 | 4-12 | 260-320 | 110-240 | 10-16 |
| 5454-H32 | 4-12 | 215-285 | 125-200 | 12-18 |
| 5754-H111 | 4-12 | 190-240 | 80-130 | 14-20 |
| 6082-T6 | 6-40 | 260-310 | 240-260 | 8-10 |
الخصائص الفيزيائية
| ملكية | القيمة النموذجية |
|---|---|
| كثافة | ~2.70 جم/سم3 |
| معامل المرونة | ~70 جيجا باسكال |
| معامل التمدد الحراري | ~23 × 10⁻⁶ /ك |
| الموصلية الحرارية | 120–180 واط/(م·ك) |
| الموصلية الكهربائية | 30-40% IACS |
الأبعاد القياسية ونماذج التوريد
تتوفر ألواح الألومنيوم البحرية في مجموعة واسعة من الأحجام لتتناسب مع أقسام السفن المختلفة وفلسفات التصميم.
| المعلمة | النطاق النموذجي |
|---|---|
| سماكة | 3 – 100 ملم (حسب الطلب) |
| عرض | 1000 – 3000 مم (لوحة عريضة للهياكل) |
| طول | 2000 - 12000 مم (ألواح طويلة) |
| حالة السطح | لمسة نهائية من المطحنة، مُطلقة بالرصاص، مُجهزة |
| حالة الحافة | حافة المطحنة أو الحواف المنشورة أو الآلية |
| المعايير | إن 485 / 5083؛ أستم B209؛ موافقات DNV، ABS، LR |
تعمل الألواح الكبيرة والواسعة على تقليل عدد طبقات اللحام، مما يحسن السلامة الهيكلية ويوفر وقت التصنيع.
تطبيقات في بناء السفن والبحر
هياكل هال
تُستخدم ألواح الألومنيوم على نطاق واسع في مناطق الهيكل الحاملة، خاصة عندما تكون السرعة العالية وتوفير الوزن أمرًا بالغ الأهمية.
| مكون هال | يوصى باستخدام السبائك/المزاج | فوائد |
|---|---|---|
| غلاف جانبي وطلاء سفلي | 5083-H116 / 5086-H116 | قوة عالية، مقاومة ممتازة لمياه البحر |
| العارضة، الآسن، مناطق العمود الفقري | 5083-H321 / 5456-H116 | تحسين مقاومة التعب |
| الهياكل العارضة | 5083-H116 | قابل للحام، ويتعامل مع الأحمال الديناميكية |
أمثلة التطبيق:
- عبارات الركاب عالية السرعة
- الدوريات الساحلية وسفن الإنقاذ
- قوارب الطيارين وسفن نقل الطاقم
الطوابق والهياكل الفوقية
بالنسبة للطوابق، وكتل الإقامة، وغرف القيادة، يوفر الألومنيوم تخفيضًا كبيرًا في وزن الجانب العلوي، مما يحسن الاستقرار ويسمح للمصممين برفع الهياكل الفوقية أو إضافة معدات دون معاقبة مركز الجاذبية.
| منطقة | سبيكة نموذجية | سمات |
|---|---|---|
| الطوابق الرئيسية والعلوية | 5083، 5754 | أنماط عدم الانزلاق المتاحة؛ قوي |
| لوحات البنية الفوقية | 5083، 6082 | قاسية ولكنها خفيفة للطوابق العليا |
| السقوف والمظلات | 5754، 6082 | حسن التشكيل والمظهر |
الخزانات وأنظمة الشحن
تعتبر بعض سبائك 5xxx مناسبة تمامًا للخزانات، خاصة عندما تكون هناك حاجة إلى ضغوط معتدلة ومقاومة للتآكل.
| نوع الخزان | سبيكة مفضلة | الأسباب |
|---|---|---|
| خزانات المياه العذبة | 5083، 5454 | قابلية التنظيف، ومقاومة التآكل |
| خزانات الوقود والخدمة | 5083، 5454 | متوافق مع الوقود، وقابلية اللحام جيدة |
| خزانات الصابورة | 5083-H116 | مقاومة مياه البحر، القوة الهيكلية |
بالنسبة للشحنات الكيميائية أو غاز البترول المسال/الغاز الطبيعي المسال، يجب أن تتوافق أنظمة السبائك والبطانة المحددة مع قواعد توافق البضائع ومتطلبات الفئة.
الهياكل البحرية وقوارب العمل
في البيئات البحرية البحرية والصناعية، يتم استخدام ألواح الألومنيوم حيث يؤدي تقليل الوزن وأداء التآكل إلى تحسين الكفاءة التشغيلية.
| بناء | دور لوحة الألومنيوم |
|---|---|
| كاتاماران وقوارب الطاقم | هياكل خفيفة الوزن لسرعة عبور عالية |
| وحدات الإقامة في الخارج | انخفاض الوزن العلوي على المنصات |
| الممرات وطائرات الهليكوبتر | سهولة التعامل، وأحمال دعم أقل |
| المنحدرات والأبواب | وزن منخفض للتشغيل المتكرر |
اعتبارات التصميم والتصنيف
لاستخدام ألواح الألومنيوم بأمان وكفاءة في بناء السفن، عادة ما يأخذ المصممون والمشترون بعين الاعتبار ما يلي:
| جانب التصميم | النظر في لوحة الألومنيوم |
|---|---|
| قواعد التصنيف | الامتثال لمعايير DNV، وABS، وLR، وBV، وCCS، وما إلى ذلك. |
| تصميم مشترك | تفاصيل اللحام، وكفاءة المفاصل، وأداء التعب |
| الحماية من التآكل | أنظمة الطلاء، الحماية الكاثودية، العزل عن الفولاذ |
| عزل الحريق | رمز FTP للمنظمة البحرية الدولية، أقسام الفئة A، تطبيق العزل |
| التعب والاهتزاز | سمك اللوحة، مسافة التقوية، تسلسل اللحام |
يساعد التعاون بين المصممين وأحواض بناء السفن وموردي المواد على تحسين اختيار السبائك وسمك اللوحة وطرق التصنيع.
| فئة المزايا | الاستفادة في الاستخدام البحري |
|---|---|
| وزن | إزاحة أقل، حمولة أعلى، سرعة أفضل |
| مقاومة التآكل | عمر خدمة طويل مع صيانة منخفضة |
| تلفيق | قابلة للحام والتشكيل ومتوافقة مع الساحات الحديثة |
| أمان | غير قابلة للاحتراق؛ يفي بقواعد الفصل مع العزل |
| تكلفة دورة الحياة | يعوض توفير الوقود ووقت التشغيل تكلفة المواد الأولية |
من خلال اختيار أبعاد السبائك والمزاج والألواح المناسبة، توفر ألواح الألومنيوم المستخدمة في بناء السفن حلاً قويًا وفعالًا لمجموعة واسعة من السفن - بدءًا من العبّارات السريعة وزوارق الدوريات إلى سفن الدعم البحرية وزوارق العمل المتخصصة.
https://www.aluminumplate.net/a/aluminium-plate-for-ship-building.html
