Справочная литература
Материалы для судостроения и морской техники.

Материалы для судостроения и морской техники.И в настоящее время сталь занимает доминирующее положение среди материалов, используемых в судостроении. К судостроительной стали предъявляются очень жесткие, часто противоречивые требования. Одновременно с необходимым уровнем прочности требуется получение высокой пластичности и ударной вязкости, должны быть обеспечены высокое сопротивление хрупким разрушениям, значительное сопротивление повторно-статическим нагружениям и коррозионному растрескиванию, высокая технологичность, в первую очередь свариваемость и др.

Последнее требование предполагает особые ограничения по содержанию углерода в стали во избежание значительной подкалки вблизи сварного шва и связанной с этим опасности возникновения трещин.

При этом в связи с невозможностью во многих случаях проведения высокого отпуска сварных конструкций из-за их больших габаритов нагрев металла в зоне термического влияния при сварке должен оказывать возможно меньше влияние на изменение свойств стали, особенно на снижение коррозионно-механической прочности.

Разработанные стали отличаются высокой хладостойкостью, улучшенной свариваемостью и повышенной трещиностойкостью.

Для сварки новых марок стали разработаны новые хладостойкие сварочные материалы.

В последние годы большое внимание уделяется созданию принципиального нового класса высокопрочных коррозионностойких сталей, легированных азотом. Учитывая кардинальное различие во взаимодействии атомов углерода и азота с атомами железа в ГЦК-решетке аустенита можно получить уникальные физико-механические и эксплуатационные свойства, такие как высокая прочность и пластичность, немагнитность, абсолютная коррозионная стойкость.

Кроме этого, азотистые стали хорошо свариваются и обладают высокой технологичностью в металлургическом и судостроительном производстве. Такое сочетание физических, служебных и технологических характеристик открывает возможности для широкого использования азотистых сталей в различных отраслях промышленности.

Разработка в конце ХIХ в. технологии получения технически чистого губчатого титана и последующее создание в первой половине ХХ в. технологии и оборудования для выплавки слитков из титана и его сплавов послужили основой для развития титановой промышленности.

Абсолютная коррозионная стойкость в морской воде, немагнитность (парамагнитность), хорошая свариваемость, отсутствие хладноломкости, высокое сопротивление мало- и многоцикловым нагрузкам и эрозионным воздействиям в морской воде, деформационное упрочнение при температурах до 350 °С, характерных для работы теплообменных установок с использованием морской воды, возможность обеспечения высокой коррозионно-механической прочности при оптимизации химического состава, пожаростойкость в среде углеводородов, технологичность сделали титан и его сплавы наиболее перспективным материалом для использования в морской технике, химической промышленности, атомной энергетике.

Важной особенностью применения титановых сплавов в морской технике является широкий спектр условий эксплуатации (как по напряженному состоянию, так и по температуре) при длительном ресурсе. Немаловажным является и разнообразие видов полуфабрикатов при изготовлении судовых конструкций.

Для строительства морских и речных скоростных судов широко используются конструкционные алюминиевые сплавы с повышенной коррозионной стойкостью и композиционные материалы на их основе.

Материалы для судостроения и морской техники.Большинство изделий машиностроения (валы, оси, зубчатые колеса и др.) работают в условиях циклического изменения нагрузки. В связи с этим, для обеспечения требуемого уровня надежности изделий, необходимо использовать материалы с наиболее высоким сопротивлением усталости. В настоящее время для крупногабаритных деталей разработаны новые марки конструкционной стали, технологии их выплавки, горячей пластической и термической обработки, методы упрочнения рабочих поверхностей, по своим свойствам не уступающие требованиям лучших зарубежных стандартов и правил классификационных обществ передовых в области судостроения стран.

Многие изделия судового машиностроения, эксплуатирующиеся в контакте с морской водой, изготавливаются из меди и сплавов на ее основе. К таким изделиям относятся трубопроводы систем забортной воды, судовая арматура, насосы, гребные винты, теплообменные аппараты, облицовки гребных валов и др.

Применение меди и ее сплавов для этих изделий обусловлено их повышенной коррозионной стойкостью при удовлетворительном уровне прочности в условиях статического и циклического нагружения, высоким уровнем антифрикционных свойств, тепло- и электропроводности, стойкостью к обрастанию микроорганизмами. В зависимости от предъявляемых требований изделия судового машиностроения изготавливаются из меди, медноникелевых сплавов, алюминиевых, оловянных и кремнистых бронз, латуней. Составы и технологические свойства сплавов определяют возможность получения изделий методами литья, горячей и холодной обработки давлением. При изготовлении изделий из медных сплавов широко применяется сварка. Составы сплавов и их свойства при повышенных температурах определяют их свариваемость и подразделяют их на хорошо, удовлетворительно и трудно свариваемые. Поэтому для сварки изделий из сплавов в однородном, разноименном и разнородном сочетаниях разработаны и применяются различные присадочные материалы и технологические процессы сварки и наплавки.

Одной из основных задач современного машиностроения, в том числе и судостроения, является снижение материалоемкости изделий и конструкций при одновременном повышении их ресурса и надежности. Решению этой задачи во многом способствует применение полимерных композиционных материалов и современных средств защиты от коррозии.

Новые полимерные и металлополимерные композиционные материалы позволяют создавать безнаборные или редко подкрепленные набором корпусные конструкции из сэндвич-композиций с высокопрочными слоями из стеклопластика или стали и средним слоем из полимерных композиций низкой плотности. Применение таких материалов обеспечивает строительство современных высокоскоростных судов.

В условиях ужесточения требований по пожаробезопасности и экологической чистоте судов новых поколений возрастает значение многофункциональных теплозвукоизоляционных материалов и покрытий для обустройства судовых помещений.

Экологическую безопасность новой техники обеспечивает применение неметаллических материалов с низким выделением низкомолекулярных химических соединений в воздушную и водную среду, а также полимерных антифрикционных материалов, работающих в узлах трения с водяной смазкой.

Фундаментальные исследования явлений, происходящих в структурах с размерами от 1 до 100 нм, привели к созданию принципиально новых материалов и технологий – наноматериалов и нанотехнологий.

Наноматериалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм и за счет этого обладающие значительным ростом объемной доли поверхности раздела, имеют качественно новые функциональные и эксплуатационные характеристики.

Обработка наноматериалов и сохранение высокого уровня свойств в изделиях требует создания новых технологических приемов, позволяющих осуществлять интеграцию нанокомпонентов в полноценно функционирующие системы большого масштаба. Освоение таких нанотехнологий позволит создать эффективную наноиндустрию и обеспечить разработку новых конкурентоспособных изделий:

  • каталитических реакторов для получения водородного топлива для корабельных энергетических установок
  • автономных высокоемких химических источников тока и тепла, активируемых морской и пресной водой, для аварийно-спасательных комплексов
  • эффективных систем очистки и опреснения воды
  • экономичных теплообменных модулей
  • широкополосных систем защиты приборных и навигационных комплексов от электромагнитного излучения
  • систем комплексной защиты систем связи, силовых кабелей и элементов коммуникации и др..

СОДЕРЖАНИЕ
НАЗАД