ورقهای ویژه فلزی، که با آلیاژهای گوناگون و گاهی روکشهای محافظتی تهیه میشوند، نقش حیاتی در صنایع مختلف ایفا میکنند. این مواد مهندسی شده، بهویژه در محیطهای آبی مانند دریاها و دریاچهها، برای ساخت سازههایی نظیر موجشکنها و بنادر به کار رفته و استحکام و دوام آنها را تضمین میکنند. اهمیت ورق دریایی در پایداری و کارایی تاسیسات دریایی غیرقابل انکار است و به همین دلیل، بررسی ویژگیها و کاربردهای آنها در صنایع گوناگون از جایگاه ویژهای برخوردار است.
درباره ورق دریایی
نوع خاصی از صفحات فلزی تولید شده با فرآیند نورد گرم، که به دلیل جوشکاری آسان، مقاومت قابل توجه در برابر زنگزدگی و استحکام مطلوب، گزینهای ایدهآل برای استفاده در مجاورت آبهای شور به شمار میرود، از نظر بصری مشابه ورقهای سیاه صنعتی است، با این تفاوت که رنگی روشنتر داشته و معمولاً با قیمتی پایینتر از آنها عرضه میشود.
مشخصات فیزیکی ورق دریایی
این محصول شامل مشخصات فیزیکی و شیمیایی مختلفی می شود که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم:
- استحکام کششی: توانایی تحمل حداکثر نیروی کششی پیش از گسیختگی در صفحات فولادی مورد استفاده در محیطهای دریایی، که معمولاً با واحد پوند بر اینچ مربع (psi) سنجیده میشود، بین 57000 تا 80000 psi متغیر است. استحکام کششی، بیانگر میزان مقاومت این نوع ورقها در برابر نیروهای کششی وارده است.
- قدرت تسلیم: میزان تنشی که برای ایجاد تغییر شکل ماندگار در ساختار فولادهای دریایی مورد نیاز است، و معمولاً با واحد psi سنجیده میشود، در این نوع ورقها تنش تسلیم معمولاً در بازه 34000 تا 60000 psi قرار دارد. این مقدار، نشاندهنده آستانه مقاومت فولاد در برابر تغییرات دائمی ناشی از بارگذاری است.
- ازدیاد طول: خاصیت تغییر فرمپذیری و امتداد یافتن صفحات فولادی ویژه کاربردهای دریایی پیش از آنکه دچار شکستگی شوند، معمولاً در محدوده 18 تا 35 درصد کل طول اولیه آنها قرار دارد. این ویژگی، نشانگر میزان انعطافپذیری این مواد در برابر نیروهای کششی وارده است.
- سختی: میزان پایداری و مقاومت صفحات فولادی مورد استفاده در محیطهای دریایی در برابر ایجاد فرورفتگی، ساییدگی و خراش، که معمولاً با آزمون سختی برینل و اعدادی بین 120 تا 240 HB مشخص میگردد.
- چقرمگی: یکی از الزامات اساسی برای ورقهای مورد استفاده در محیطهای آبی، داشتن مقاومت بالا در برابر ضربات و نیروهای گوناگونی است که در این شرایط وجود دارد.
ترکیبات شیمیایی ورق دریایی
- کربن: میزان عنصر کربن در ساختار ورقهای دریایی معمولاً در بازه کم تا متوسط قرار دارد. این تنظیم به منظور بهبود توانایی ورق در مقابله با فرسایش ناشی از تماس با آب دریا و حفظ پایداری ساختاری آن صورت میگیرد.
- منگنز: آلیاژ منگنز به منظور بهبود بخشیدن به مقاومت مکانیکی و قابلیت تغییر شکل به ورقهای فولادی که در محیطهای دریایی کاربرد دارند، افزوده میشود. شایان ذکر است که افزایش مقدار منگنز موجود در ترکیب، منجر به ارتقاء چقرمگی و افزایش مقاومت ماده در برابر خوردگی میگردد.
- سیلیسیم: عنصر سیلیسیم به ترکیب ورقهای دریایی افزوده میشود تا اطمینان حاصل شود که این مواد از استحکام کافی برخوردار بوده، توانایی تغییر شکل و بازگشت به حالت اولیه را داشته و در برابر پدیده خوردگی نیز مقاوم باشند.
- فسفر: فسفر از جمله عناصری است که وجود آن در آلیاژهای فولادی، اگر از حد معینی تجاوز کند، میتواند منجر به کاهش چشمگیر خواص مکانیکی و شیمیایی ماده گردد و به همین دلیل، جزء عناصر مضر تلقی میشود.
- گوگرد: گوگرد نیز همانند فسفر، در صورتی که مقدار آن در ترکیب فولاد از حد مشخصی بیشتر شود، میتواند تاثیرات منفی قابل توجهی بر ویژگیهای آن داشته باشد و به عنوان یک عنصر مضر در نظر گرفته میشود.
- کروم: به منظور افزایش میزان مقاومت ورقهای دریایی در برابر خوردگی و فرسایش، از عنصر کروم در ترکیب آنها استفاده میشود. افزایش درصد کروم موجود در این ورقها میتواند به بهبود استحکام و سختی نهایی فولاد نیز کمک کند.
- نیکل: نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی، موجب ارتقاء مقاومت فولاد در برابر خوردگی، به ویژه در محیطهای حاوی آب دریا، میگردد و نقش مهمی در حفظ دوام و طول عمر سازههای دریایی ایفا میکند.
- مس: آلیاژ مس به منظور بهبود مقاومت فولاد در برابر خوردگی، به خصوص در محیطهایی که دارای غلظت بالای نمک هستند، به ترکیب ورقهای دریایی افزوده میشود و به افزایش طول عمر آنها در این شرایط کمک میکند.
مزایای ورق دریایی
ویژگیهای بارز این دسته از صفحات فلزی عبارتند از:
- پایداری قابل توجه در برابر فرآیندهای اکسیداسیون و خوردگی ناشی از عوامل محیطی.
- داشتن وزن مخصوص پایین که منجر به سهولت در حمل و نقل و نصب میگردد.
- تحمل فشارهای وارده تا حدود 200 مگاپاسکال.
- کاهش هزینههای کلی پروژه به دلیل سبکی وزن و سهولت در کاربرد.
- استحکام مناسب در برابر نیروهای ناگهانی و ضربات وارده.
- دارا بودن مقاومت مکانیکی بالا با وجود ضخامت نسبتاً کم.
- قابلیت اتصال از طریق جوشکاری و همچنین برشکاری آسان.
کاربردها
به دلیل کارایی مطلوب در شرایط محیطی دریا، صفحات فلزی ویژه صنایع دریایی در ساخت انواع شناورها، تاسیسات ساحلی و ادوات مورد استفاده در دریا کاربردهای فراوانی دارند. در ادامه، به تعدادی از مصارف متداول این نوع ورقهای فولادی اشاره خواهد شد.
- کشتیسازی: به دلیل دارا بودن پایداری مکانیکی مطلوب و مقاومت در برابر فرسایش، صفحات فولادی مخصوص محیطهای دریایی در تولید گونههای مختلف شناورها نظیر نفتکشها و کشتیهای حمل بار به کار گرفته میشوند.
- سازههای دریایی: صفحات فلزی ویژه محیطهای دریایی، با توجه به پایداریشان در برابر شرایط خورنده ناشی از آب شور، در ساخت تاسیسات دریایی گوناگون از جمله سکوهای استخراج نفت، برجهای روشنایی دریایی و آسیابهای بادی دریایی کاربرد دارند.
- تجهیزات دریایی: این دسته از صفحات فلزی که برای مصارف دریایی تولید میشوند، به علت دارا بودن ویژگیهایی نظیر پایداری ساختاری، مقاومت در برابر شکست و قابلیت اتصال از طریق جوشکاری، در ساخت ماشینآلات و ادوات دریایی مانند بازوهای متحرک بارگیری و شناورهای کوچک مورد استفاده قرار میگیرند.
- زیرساخت بنادر: توانایی بالای صفحات فولادی ویژه محیطهای دریایی در مقابله با فشارهای ناشی از حرکات آب دریا، از جمله بالا و پایین رفتن سطح آب باعث می شود تا این مواد در ساخت قسمتهای زیرین سازههای بندری نظیر محل پهلوگیری کشتیها مورد استفاده قرار بگیرند.
- لولههای نفت و گاز: این دسته از صفحات فلزی به منظور تولید مجراهای انتقال سیالات نظیر نفت، گاز و آب، و همچنین ساخت تجهیزات پمپاژ مورد استفاده در فرآیندهای استخراج نفت در محیطهای دریایی به کار گرفته میشوند.
- زیردریایی: به دلیل دارا بودن ویژگیهای استحکام بالا، مقاومت در برابر ضربه و فرسایش ناشی از محیطهای آبی، نوع خاصی از صفحات فولادی در ساخت گونههای مختلف شناورهای زیرسطحی به کار گرفته میشود.
انواع گرید ورق دریایی
انواع گریدهای این ورق ها شامل موارد زیر می شوند:
ورق دریایی a36
یکی از رایجترین گونههای فولادهای مورد استفاده در صنایع دریایی، که اغلب در بازار با نام اختصاری A36 یا فولاد A36 نیز شناخته میشود، بر اساس ضوابط و معیارهای تعیینشده توسط سازمان ASTM تولید و عرضه میگردد. در این نامگذاری، حرف A بیانگر ماهیت آهنی یا فولادی ماده بوده و عدد 36 در سیستم KSi یا معادل 250 در واحد مگاپاسکال، نمایانگر کمترین میزان مقاومت تسلیم این محصول است. ویژگی برجسته این گرید فولادی، که ناشی از درصد پایینتر کربن در ساختار شیمیایی آن است، قابلیت اتصالپذیری بسیار مطلوبتر آن در مقایسه با سایر گریدهای مشابه به شمار میرود.
ورق دریایی a283
یکی از انواع بسیار معمول فولادهای مورد استفاده در ساختارهای دریایی، با نام تجاری ورق A283 شناخته میشود که در چهار سطح کیفی متفاوت با نامهای A، B، C و D تولید و عرضه میگردد. این خانواده از فولادها، مشخصه استحکام نهایی پایین تا متوسط را دارا بوده و به صورت صفحهای شکل فرآوری و در دسترس قرار میگیرد.
ورق دریایی LR-A
نوع دیگری از فولادهای مهندسیشده وجود دارد که از نظر ویژگیهای مکانیکی، شباهتهای قابل توجهی با گرید GL-A از خود نشان میدهد و میتوان گفت که در یک طیف مشخص از خواص قرار میگیرند. این دسته از محصولات فولادی با شناسه LR-A شناخته شده و خود شامل زیرمجموعههای گوناگونی با ویژگیهای دقیقتر میشود.
ورق دریایی GL-A
تولیدات ویژه فولادی با مشخصات منحصربهفرد، که بهطور اختصاصی برای بهکارگیری در ساختار کشتیها و شناورهای زیرسطحی طراحی و تولید میشوند، در بالاترین سطح کیفی قرار میگیرند. ویژگی برجسته این دسته از فولادها، پایداری قابل توجه در محیطهایی با شوری بالا است که علت اصلی استفاده از آنها در کاربردهای دریایی و زیردریایی محسوب میگردد. کشورهای ایالات متحده آمریکا، فدراسیون روسیه و کشور اوکراین به عنوان مهمترین عرضهکنندگان این نوع خاص از فولادهای دریایی در سطح جهانی شناخته میشوند.
استانداردهای ورق دریایی
در عرصه تولید صفحات فولادی ویژه کاربردهای دریایی، مجموعهای از آییننامهها و معیارهای بینالمللی از اهمیت بسزایی برخوردارند. از جمله این دستورالعملهای کلیدی میتوان به مشخصات فنی تدوینشده توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM)، مقررات و ضوابط سازمان بینالمللی دریانوردی (IMO) که بر ایمنی و حفاظت محیط زیست دریایی تمرکز دارد، استانداردهای مهندسی مکانیک ارائه شده توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME)، سیستم نامگذاری و دستهبندی آلیاژهای فولادی و غیرآهنی موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، و همچنین قوانین و مقررات طبقهبندی کشتیها که توسط مؤسسه ثبت کشتی لویدز (LRS) تدوین و اعمال میگردند، اشاره کرد. رعایت این استانداردها، تضمینکننده کیفیت، ایمنی و عملکرد مطلوب این محصولات در محیطهای دریایی خواهد بود.
کارخانه های تولیدکننده
تولید کنندگان این محصول شامل شرکت های داخلی و خارجی می شوند که در ادامه به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد:
- فولاد مبارکه اصفهان
- فولاد اکسین خوزستان
- پوسکو کره جنوبی
- دوفرکو بلژیک
- نیپون استیل ژاپن
- تیسن کروپ آلمان
ورق دریایی فولاد مبارکه
در میان تولیدکنندگان ایرانی، شرکت فولاد مبارکه اصفهان به عنوان یکی از بزرگترین عرضهکنندگان نوع خاصی از فولادهای دریایی با شناسه A۳۶ شناخته میشود. این واحد صنعتی، محصولات خود را عمدتاً در بازه ضخامتی 2 تا 15 میلیمتر و در ابعاد گوناگون شامل 6000×1500، 2500×1250 و 1500 میلیمتر به صورت صفحهای فرآوری و به بازار عرضه مینماید.
نتیجه گیری
ورق دریایی، انواع گوناگونی از فولادهای ویژه با خواص مکانیکی و شیمیایی منحصربهفرد است که بهطور خاص برای استفاده در صنایع کشتیسازی و ساخت شناورهای دریایی و زیردریایی تولید می شود. این فولادها با استانداردهای مختلفی از جمله ASTM، IMO، ASME و LRS مطابقت داشته و بسته به نوع کاربرد، در گریدهای متنوعی با استحکام کششی و تسلیم متفاوت عرضه میشوند. مقاومت در برابر خوردگی ناشی از آب شور دریا، جوشپذیری مناسب و ابعاد گوناگون از ویژگیهای بارز این محصولات است که توسط تولیدکنندگان مطرحی در سطح جهانی و داخلی عرضه میشوند.
