کاربرد فولاد در صنعت دریایی
فولاد یکی از مهم ترین مواد اولیه در صنعت دریایی به شمار رفته و برای ساخت کشتی ها و وسایل حمل و نقل دریایی کاربرد فراوانی دارد. ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن موجب استفاده گسترده از آن در این حوزه می شود. در ادامه، به بررسی برخی از تجهیزات دریایی که در ساخت آن ها از فولاد بهره برداری می شود، خواهیم پرداخت.
تاریخچه فولاد در صنعت دریایی
استفاده از فولاد در ساخت سازه های دریایی به عنوان یکی از مراحل مهم در تکامل صنعت دریایی به شمار می آید. استفاده از فولاد بر اساس نیازهای فزاینده در زمینه حمل و نقل دریایی و استخراج منابع زیرآبی، به صورت یک روند پویا و مستمر ادامه داشته است.
در گذشته دور، از چوب برای ساخت کشتی ها و سازه های دریایی استفاده می شد؛ اما با گذشت زمان و نیاز به کشتی های مستحکم تر برای جابجایی های عظیم و ایمن و همچنین افزاش طول عمر کشتی و سازه های دریایی، فولاد جایگزین چوب گردید.
انواع فولاد در صنعت دریایی
در صنعت دریایی و کشتی رانی از فولادهای مختلفی برای مقاصد گوناگون استفاده می شود؛ اما به طور کلی، می توان دسته بندی های مختلف زیر را تعریف نمود:
فولاد کربنی: این نوع فولاد یکی از پرکاربردترین انواع فولادها در صنایع مختلف از جمله صنعت دریایی بوده که از ترکیب آهن و مقدار اندکی کربن تشکیل می شود. به دلیل قیمت مناسب و خواص مکانیکی قابل قبول آن، در تولید انواع تجهیزات دریایی عمومی از فولاد کربنی استفاده می شود.
فولاد ضد زنگ: با توجه به شرایط خاص محیط دریا و تماس با آب شور و رطوبت بالا، فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی، در ساخت اجزای مختلف وسایل دریایی نظیر پلتفرم های نفتی، سکوهای دریایی و تجهیزات داخلی کشتی ها استفاده می شود.
فولاد نیکلی: این نوع فولاد دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی بوده و به ویژه در شرایطی که در معرض آب شور و محیط های غیرمعمولی مانند تجهیزات و سازه های زیردریا به کار می رود.
فولاد نسوز یا فولاد حرارتی: در برخی از بخش های موتورهای کشتی و تجهیزات مرتبط با حرارت، از فولادهای نسوز و حرارتی به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت بالا در برابر دما و فشار زیاد استفاده می شود.
با انتخاب مناسب نوع فولاد متناسب با نیاز، می توان عمر مفید و کارایی تجهیز یا سازه مورد نظر را افزایش داد. همچنین، برخی از ورق های فولادی معروف در صنعت دریایی عبارت است از:
ورق A36: از ورق های A36 اغلب در ساخت اسکله های بنادر و ساخت بدنه کشتی های تجاری استفاده می شود. این نوع ورق ها دارای کربن نسبتا کمی بوده و به راحتی در کوره های ذوب الکتریکی بازیافت شوند. استحکام کششی این ورق حدود ۵۰۰ مگاپاسکال بوده و ازدیاد طول ۲۰ درصد دارد. از دیگر کاربردهای آن می توان به ساخت فانوس دریایی، کف اسکله ها، سازه های سکوهای نفتی و… اشاره کرد.
ورق LRA: فولاد LRA نوعی فولاد تولید شده با نورد گرم بوده که داری استحکام تسلیم ۲۳۵ مگاپاسکال و مقاومت کششی نهایی ۵۰۰ مگاپاسکال است. از این نوع ورق ها به طور گسترده در صنایع دریایی و برای ساخت بدنه کشتی ها استفاده می شود.
ورق GLA: ورق GLA یکی از باکیفیت ترین و مناسب ترین گزینه ها در صنعت دریایی و ساخت کشتی های تجاری و تفریحی به شمار می رود. مقاومت تسلیم این ورق حدود ۳۵۰ مگاپاسکال و استحکام نهایی کششی آن بین ۴۰۰ الی ۵۲۰ مگاپاسکال بوده و معمولا دارای ضخامت حداکثر چهار میلی متر هستند.
ویژگی های ورق های فولادهای دریایی
ورق های فولادی دریایی به عنوان یکی از اجزای اولیه و مهم در تجهیزات و بخش های مختلف دریایی نظیر کشتی ها، پلتفرم های نفتی و سازه های ساحلی و فراساحلی دارای ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاصی هستند تا بتوانند در شرایط سخت محیط دریا به خوبی عمل کنند. این ویژگی ها عبارت است از:
مقاومت در برابر خوردگی: این نوع ورق های فولادی دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و زنگ زدگی هستند، چرا که شرایط محیطی این مناطق مرطوب و دارای تماس مداوم با آب شور است.
مقاومت مکانیکی: این ورق ها توانایی بالایی در برابر تحمل فشار، کشش و ضربه داشته، تا بتوانند بارهای وارده را به خوبی تحمل کنند.
انعطاف پذیری: انعطاف پذیری ورق ها جهت جلوگیری از شکست و واماندگی آن ها بسیار مهم است، زیرا با اعمال نیروهای مختلف استاتیکی و دینامیکی و همچنین تغییرات دما باید توانایی انعطاف و جلوگیری از واماندگی را داشته باشند.
مقاومت در برابر گرما: برخی بخش های تجهیزات کشتی با دما و حرارت بالایی در ارتباط است؛ از این رو لازم است تا از ورق های مقاوم به حرارت در این بخش ها استفاده شود.
با توجه به این ویژگی ها، تولید و استفاده از این ورق های فولادی نقش حیاتی در صنایع دریایی ایفا کرده و از سازه های دریایی و کشتی ها در برابر شرایط سخت دریا به خوبی محافظت کرده و باعث افزایش عمر مفید آن ها می شود.
مزایای استفاده از فولاد در صنعت دریایی
استفاده از فولاد در صنعت دریایی به عنوان یک ماده اولیه مهم، تاثیر بسزایی در عملکرد تجهیزات دریایی دارد. از فولاد به عنوان یکی از مواد اصلی در ساخت وسایل حمل و نقل دریایی، از جمله کشتی ها، سکوهای نفتی، کانتینرها و قایق های تجاری استفاده می شود.
از ویژگی های برجسته فولاد می توان به استحکام بالا و مقاومت بالا در برابر خوردگی، زنگ زدگی و سایش (خصوصا در صورت استفاده از پوشش های سطحی مانند مواد آلی و شیمیایی ضد زنگ) اشاره کرد. این خصوصیات باعث می شود که این ماده کاربرد فراوانی در صنعت دریایی داشته باشد.
بنابراین به طور کلی می توان مزایای زیر را برای فولادهای مورد استفاده در صنعت دریایی نام برد:
استحکام بالا
مقاومت به خوردگی (خصوصا فولادهای پوشش دار)
دوام و طول عمر بالا
انعطاف پذیری و شکل پذیری خوب
کاربرد فولاد در صنعت دریایی
روش های تولید ورق دریایی
برای تولید ورق های دریایی، نیاز است تا از روش های خاصی استفاده شود تا به استانداردهای کیفی و ایمنی مطلوب دست یافت. این روش ها عبارت است از:
روش کوره ای: یکی از روش های رایج در تولید ورق دریایی، استفاده از کوره های ذوب فولاد است. در این فرآیند، ترکیبات مختلف فولاد و آلیاژهای مربوطه در کوره هایی با دما و فشار بالا ذوب شده و سپس به ورق های نازک تبدیل می شوند.
روش ذوب قوس الکتریکی: در این روش، از قوس الکتریکی بین الکترودها برای ذوب فلزات استفاده می شود. این تکنیک به خاطر سرعت بالا و کنترل دقیق دما، برای تولید ورق های دریایی با ویژگی های مشخص و کنترل شده بسیار موثر است.
روش آب گرم: در این روش، ورق ها به صورت گرم به کارگاه منتقل شده و سپس با استفاده از آب گرم شسته و تمیز می گردند. این فرآیند به کاهش تنش های داخلی و بهبود خواص مکانیکی ورق ها کمک می کند.
تولید ورق های دریایی باید مطابق با استانداردهای کیفی بین المللی مانند استاندارد ASTM (انجمن مهندسی و مواد فلزی آمریکا) یا EN (استانداردهای اروپا) انجام شود. این استانداردها شامل مواردی همچون مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت مکانیکی، ضخامت، ابعاد ورق ها و موارد از این قبیل است.
فولاد به عنوان یکی از مواد اصلی در ساخت سازه و تجهیزات صنایع دریایی به شمار رفته و به دلیل ویژگی های مکانیکی و قیمت مقرون به صرفه خود کاربرد فراوانی در این زمینه دارد. از جمله مهم ترین کاربردهای فولاد در این صنعت می توان به موارد زیر اشاره کرد:
ساخت کشتی ها: یکی از استفاده های مهم فولاد در صنایع دریایی، ساخت کشتی ها است. از فولاد با مقاومت بالا برای تولید بدنه کشتی ها و تجهیزات داخلی آن استفاده شده، که این امکان را فراهم می آورد تا در برابر فشارهای داخلی و خارجی دریا مقاوم باشند.
ساخت سکوهای دریایی و پلتفرم های نفتی: سکوهای دریایی برای استقرار تجهیزات نفتی و گازی طراحی شده اند. این سکوها باید در برابر شرایط سخت دریا و زلزله مقاومت بالایی داشته باشند. همچنین به دلیل مقاومت بالای فولاد در برابر شرایط سخت دریا و خوردگی ناشی از نمک موجود در آب، از این متریال در ساخت پلتفرم های نفتی و گازی در سواحل و در اعماق دریا استفاده می شود.
ساخت سازه های ساحلی و فراساحلی: از دیگر کاربردهای فولاد می توان به ساخت سازه های فراساحلی، نظیر موج شکن ها، پل ها و بنادر استفاده کرد. این سازه ها نیاز به مقاومت بالایی در برابر تنش های ناشی از امواج و فشار آب و همچنین عوامل محیطی دارد.
ساخت تجهیزات و لوازم دریایی: برای تولید تجهیزات و لوازم دریایی مانند لنگر، زنجیر و کابل های اتصال سنگین نیز از فولاد های مقاوم و با دوام استفاده می شود که استحکام کششی بالایی دارند.
