La struttura dello scafo è lo scheletro e il guscio di una nave, che determina direttamente la capacità portante, le prestazioni di navigazione, la sicurezza e la durata della nave. Essendo il corpo principale di una nave, lo scafo deve sopportare complesse combinazioni di carico: pressione idrostatica, impatto delle onde, peso del carico, vibrazioni di macchinari e attrezzature e potenziale rischio di collisione in mare. La progettazione moderna delle navi persegue la leggerezza garantendo allo stesso tempo la resistenza strutturale, in modo da migliorare l'efficienza energetica e la capacità di carico.
Vantaggi e caratteristiche principali
Equilibrio preciso tra elevata resistenza e tenacità
Le moderne piastre in acciaio marino, come l'acciaio di grado A/B a resistenza ordinaria e le serie AH32/DH36/EH40 ad alta resistenza, hanno realizzato la combinazione ottimale di resistenza e tenacità attraverso la microlega e la tecnologia di laminazione e raffreddamento controllato. L'elevata resistenza può ridurre lo spessore della lamiera d'acciaio, ridurre significativamente il peso della nave vuota, aumentando così la capacità di carico o riducendo il consumo di carburante; L'eccellente tenacità alle basse-temperature (in particolare l'acciaio di grado E-) garantisce che le navi possano resistere al rischio di fratture fragili a basse temperature durante la navigazione nelle regioni polari o nei mari freddi.
Ottima plasticità e lavorabilità.
Lo scafo ha una complessa struttura superficiale curva, dalla piastra laterale diritta alla piastra esterna di prua con iperbole. L'acciaio (soprattutto l'acciaio marino) ha una buona lavorabilità a freddo e a caldo e le linee complesse dello scafo possono essere modellate con precisione mediante piegatura a freddo, piegatura a caldo e a freddo o laminazione con una grande pressa. Questa plasticità è la chiave per consentire alle navi in acciaio di ottenere un design aerodinamico e ridurre la resistenza alla navigazione.
Tecnologia di saldatura matura ed efficienza costruttiva
La saldabilità dell'acciaio è la base affinché le navi moderne adottino il metodo di costruzione in sezione. Lo scafo è suddiviso in centinaia di sezioni prefabbricate, che vengono saldate in modo efficiente in officina e poi assemblate e piegate in banchina. Tecnologie mature di saldatura automatica, come la saldatura ad arco sommerso e la saldatura con protezione di gas CO, garantiscono costruzioni su larga-scala, alta-qualità ed alta-efficienza, in modo che centinaia di migliaia di tonnellate di navi possano essere costruite in breve tempo.
Eccellente resistenza alla fatica e sicurezza alla rottura
Quando una nave naviga tra le onde, la struttura dello scafo sopporta centinaia di milioni di cicli di sollecitazioni alternati. L'acciaio marino e i suoi giunti saldati hanno una buona resistenza alla fatica e possono inibire efficacemente l'inizio e la propagazione delle cricche. Inoltre, la duttilità dell'acciaio consente allo scafo di assorbire energia attraverso la deformazione plastica in caso di danni locali (come una collisione), in modo da prevenire fratture fragili catastrofiche e guadagnare tempo per l'evacuazione del personale e il trattamento di emergenza.
Tipico Applicazioni
Lo scafo principale delle grandi navi portacontainer
Il rivestimento della piattaforma, dei lati e del fondo è in gran parte realizzato in acciaio ad alta resistenza EH36/EH40-per resistere a enormi momenti flettenti longitudinali e carichi concentrati.
Doppio fondo e guscio interno di VLCC
L'acciaio ad alta resistenza- viene utilizzato per ridurre il peso strutturale, mentre piastre di acciaio resistenti alla corrosione-vengono utilizzate nelle parti principali (come l'area della stiva) o vengono spruzzati nell'aria rivestimenti-resistenti all'usura/corrosione-.
Rafforzamento della struttura della rompighiaccio polare nell'area ghiacciata
Lo scafo e la colonna di prua vicino alla linea di galleggiamento sono realizzati in acciaio marino speciale con maggiore resistenza e tenacità (come il grado artico EH36/40) per resistere all'estrusione e all'impatto del ghiaccio.
Sistema di recinzione a membrana per trasportatore di gas naturale liquefatto (GNL).
Sebbene la cisterna di carico stessa sia realizzata in acciaio inossidabile o membrana in lega di invar, l'intera struttura principale dello scafo (scudo secondario e scafo) all'esterno è realizzata in acciaio marino ad alta resistenza- per fornire supporto e protezione del nucleo.
Il sistema di tubazioni della nave è come il "sistema circolatorio" e il "sistema nervoso" della nave, che corre lungo l'intera nave. È responsabile del trasporto di olio combustibile, olio lubrificante, acqua di mare, acqua dolce, vapore, aria, nonché vari oli idraulici e prodotti chimici. Le sue funzioni coprono quasi tutti gli aspetti, tra cui l'alimentazione elettrica, l'equilibrio della nave, la lotta antincendio, il supporto vitale e la movimentazione del carico. Il sistema di tubazioni deve funzionare in modo affidabile per diversi decenni in ambienti difficili caratterizzati da condizioni subacquee, elevata umidità, vibrazioni e grandi variazioni di temperatura.
Vantaggi e caratteristiche principali
Eccellente resistenza alla pressione e alla temperatura.
La conduttura principale del vapore della nave, il tubo di iniezione del carburante ad alta-pressione e la conduttura del sistema idraulico funzionano tutti ad alta pressione (fino a 30 MPa) e ad alta temperatura (fino a 500 gradi per il vapore principale). I tubi senza saldatura in acciaio al carbonio (come l'acciaio 20#) e i tubi in acciaio legato (come l'acciaio legato 1Cr0,5Mo per il vapore) sono scelte affidabili per garantire il funzionamento sicuro di questi sistemi chiave grazie alla loro elevata resistenza e stabilità in un ampio intervallo di temperature.
Pedigree affidabile di materiali resistenti alla corrosione-
Esistono schemi di selezione dei materiali maturi per diversi mezzi di trasporto:
- Sistema per l'acqua di mare: tradizionalmente vengono utilizzati tubi in acciaio al carbonio zincato, mentre le navi moderne di grandi dimensioni utilizzano tubi in lega di rame-nichel (90/10 o 70/30 CuNi) con maggiori vantaggi in termini di costi e resistenza alla corrosione, oppure tubi in acciaio inossidabile 316L di alta-qualità.
- Sistema di olio combustibile/olio lubrificante: vengono generalmente utilizzati tubi senza saldatura in acciaio al carbonio, ma per la corrosione di combustibili ad alto-zolfo si possono utilizzare materiali con una migliore resistenza alla corrosione o si possono aggiungere misure anti-corrosione.
- Conduttura di carico di una nave cisterna per prodotti chimici: a seconda delle caratteristiche del carico, è possibile utilizzare acciaio inossidabile 316L, acciaio inossidabile duplex (come 2205) o anche leghe a base di nichel- (come Hastelloy C-276).
Eccellente resistenza alle vibrazioni e agli urti.
La conduttura della nave è accompagnata per lungo tempo dalla vibrazione del motore principale e del motore ausiliario e dall'impatto del movimento della nave. L'acciaio (in particolare le tubazioni metalliche) ha un'elevata rigidità strutturale e resistenza. Attraverso una progettazione ragionevole del supporto e un supporto elastico, è possibile sopprimere efficacemente la risonanza, prevenire l'allentamento dei giunti o la rottura della tubazione causata dalla fatica e garantire l'integrità a lungo termine del sistema in un ambiente dinamico.
Standardizzazione matura e comodità di manutenzione
I tubi, i raccordi, le flange e le valvole in acciaio marino sono stati altamente standardizzati (come gli standard ISO, JIS, GB/T), il che è conveniente per l'approvvigionamento e la sostituzione globale. Durante il ciclo di vita della nave, pari a 20-30 anni, è inevitabile che le condutture debbano essere sottoposte a manutenzione o sostituite. Le caratteristiche di tagliabilità e saldabilità dei tubi in acciaio rendono la manutenzione in loco e la sostituzione locale relativamente rapida ed economica.
Tipico Applicazioni
Tubo common rail ad alta pressione-del carburante del motore diesel di propulsione principale marina
Viene utilizzato-tubo in acciaio senza saldatura legato ad alta resistenza e la parete interna richiede una levigatezza estremamente elevata per resistere a una pressione di iniezione superiore a 100 MPa.
Tubo principale dell'acqua di mare del sistema di raffreddamento centrale della nave
I tubi in lega di rame-90/10 in lega di nichel o i tubi in acciaio al carbonio con rivestimento epossidico speciale importato vengono spesso utilizzati per le navi di grandi dimensioni per resistere alla corrosione dell'acqua di mare e all'attaccamento di organismi marini.
Gasdotto a bassa-temperatura della nave trasportatrice di gas liquefatto (GNL/GPL)
La tubazione che trasporta GNL 163 C deve utilizzare acciaio inossidabile austenitico (come 304L) o acciaio al nichel (come acciaio al 9% Ni) per garantire la resistenza a temperature estremamente basse.
Conduttura della cabina del sistema dell'acqua di zavorra
Il tubo in acciaio al carbonio zincato o il tubo in acciaio al carbonio con rivestimento epossidico viene solitamente utilizzato per bilanciare il costo e la richiesta di resistenza alla corrosione dell'acqua di mare.
