Сведения о материалах для постройки
яхт из металла
Судостроительная сталь - это недорогая специальная сталь,
удовлетворяющая определенным требованиям свариваемости,
деформативности и обладающая минимально допустимыми для данных
условий физико-механическими свойствами. Для обеспечения
качественной сварки содержание углерода в стали не должно превышать
0,23%, что возможно только у стали Сименс-Мартен (SM-сталь) или у
стали, полученной особым способом. В судостроительной стали
ограничивают также содержание таких примесей, как фосфор или
сера.
Обычная судостроительная сталь имеет предел текучести 24 кгс/мм2,
предел прочности 41-50 кгс/мм2 и относительное удлинение при разрыве
22%- Эти цифры самые минимальные. Если судостроитель желает иметь
гарантию качества стали, то он требует, чтобы каждый лист или
профиль были промаркированы (знак изготовителя, название материала и
номер плавки). Надежнее, конечно, заказывать судостроительную сталь
с сертификатом классификационного общества. Большинство
классификационных обществ внутри понятия "судостроительная сталь"
различают еще группы качества А-Е, которые относятся к материалу
различной толщины.
Кроме нормальной судостроительной стали классификационные общества
допускают применение судостроительных сталей высокой прочности,
которые, обладая более высокими пределами текучести, оказываются
весьма трудоемкими при механической обработке. Сталь с пределом
текучести 32 кгс/мм2 в обработке ненамного сложнее обычной. Все
детали из этой стали можно соответственно уменьшить в размерах, что
хотя и способствует снижению массы, но приводит к появлению
деформации из-за напряжений при сварке. Последнее является также
причиной, по которой для постройки яхт чаще всего применяют
нормально прочную судостроительную сталь.
Листовой материал для постройки яхт подвергается испытанию на изгиб.
Классификационные общества требуют испытывать на изгиб образец,
вырезанный из листа, на 180° вокруг стержня, диаметр которого
зависит от толщины пластины. Для обычной судостроительной стали,
например, диаметр стержня должен быть равен трем толщинам пластины.
Этому испытанию на изгиб материал должен подвергаться в холодном
состоянии и выдерживать его без трещин.
Нержавеющие стали при определенных условиях могут подвергаться
коррозии. В присутствии электролита - морской воды - поражения
возникают в виде контактной коррозии при соприкосновении с другими
материалами (особенно со сплавами железа), а при наличии
механических напряжений - в виде коррозии трещин под напряжением
(щелевая коррозия). Самый большой недостаток нержавеющих сталей
заключается в восприимчивости к точечной коррозии, которая затем
развивается в глубине металла при соприкосновении его с морской
водой. Для ограничения последнего вида коррозии надо использовать
только определенные сорта нержавеющей стали, содержащие сплавы
молибдена. Из нержавеющих сталей, доступных в ФРГ, можно
рекомендовать сплавы, которые имеют следующие характеристики:
Эти сплавы признает также Германский Ллойд для работы в морской
воде и для сварных конструкций. При использовании других нержавеющих
сталей изготовитель должен гарантировать или доказать их пригодность
для запланированных целей. В неполированном состоянии детали из этих
сталей неплохо подвергать консервации и грунтовке. Очистка и уход за
полированными деталями также необходимы.
Легкими сплавами называют
алюминиевые сплавы, которые находят применение в судостроении
для сварных конструкций. Так как основная составная часть сплава -
алюминий, в этой книге широко используется также термин "алюминий",
когда не имеется в виду определенный сплав.
На практике оправдали себя достаточно хорошо только немногие сплавы
из тех, которые были предложены как "устойчивые к морской воде".
Это, например, давно известный сплав алюминия с магнием AlMg3 по DIN
1725 со следующими характеристиками:
Листовой материал из этого сплава хорошо обрабатывается и очень
устойчив к морской воде.
Для более высоких требований к данным по прочности был создан
смешанный алюминиевый сплав AlMg4,5Mn по DIN 1725, который к тому же
в достаточной степени устойчив к морской воде. Предел текучести
прессованных профилей, которые применяют для шпангоутов, бимсов и
продольного набора, вдвое выше, чем предел текучести сплава AlMg3.
Листы из этого сплава бывают в упрочненном и мягком (отожженном)
состоянии. Сплав AlMg4,5Mn по DIN 1725 имеет следующие механические
характеристики:
Сплавы AlMg3 и AlMg4,5Mn обладают хорошей свариваемостью.
Наружную обшивку рекомендуется изготовлять из одного материала для
обеспечения малой разности потенциала, а детали из другого сплава
применять только для внутреннего набора. Так, для наружной обшивки
применяют иногда самый устойчивый к морской воде и хорошо
деформирующийся сплав AlMg3, а внутренние связи изготовляют из более
прочного сплава AlMg4,5Mn F-28 (в виде прессованных профилей).
Предел текучести упрочненных сплавов алюминия AlMg3 и AlMg4,5Mn в
районе сварки уменьшается примерно на 20%; у мягкого материала это
уменьшение несущественно. Литые детали из алюминия, стали и ниро
(сплава типа монель-металла) в конструкции корпуса яхт применяют
редко, поэтому здесь они не рассматриваются.
Удлинение (или линейное расширение) вследствие изменения температуры
является свойством материала, которое должно учитываться
конструктором только в том случае, когда, например, стальные корпуса
снабжают алюминиевыми надстройками. У алюминия коэффициент линейного
расширения а р два раза больше, чем у стали (для алюминия а =
23-106; для стали а = 11,5-10е). Этот фактор конструктор должен
учитывать при определении размеров и конструкции соединения деталей,
собираемых из различных материалов. Правильный выбор материала для
всех деталей корпуса - важная задача
