5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116

1. معرفی

5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116 به عنوان ماده قطعی برای کاربردهای ساختاری آب شور است., ترکیبی از بالاترین نسبت استحکام به وزن در میان آلیاژهای غیر قابل عملیات حرارتی با مقاومت در برابر خوردگی استثنایی و چقرمگی برودتی.

این آلیاژ Al-Mg-Mn-Cr استحکام کششی نهایی 305-385 مگاپاسکال را ارائه می کند و در عین حال جوش پذیری و ایمنی تضمین شده در برابر خوردگی بین دانه ای را از طریق عملیات حرارتی تثبیت کننده اختصاصی حفظ می کند..

حالت H116 به طور خاص آسیب پذیری حساسیت ذاتی در آلیاژهای آلومینیوم با منیزیم بالا را برطرف می کند., کنترل فاز β (Al₈Mg5) بارش به گسسته, مورفولوژی های غیر پیوسته که سلول های خوردگی گالوانیکی را حذف می کنند.

در نتیجه, 5083 H116 به پایان می رسد 10,000 ساعت قرار گرفتن در اسپری نمک ASTM G85 بدون حفره, در سیستم های مهار LNG در دمای -162 درجه سانتیگراد بدون شکنندگی استفاده می شود, و دارای گواهینامه های جامعه طبقه بندی از Lloyd’s Register است, DNV GL, ABS, و Bureau Veritas برای ساخت بدنه, روبناها, و مخازن تحت فشار.

5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116

2. خواص از 5083 ورق آلومینیوم گرید دریایی h116

ترکیب شیمیایی و طراحی متالورژی

ویژگی های مکانیکی

ویژگی های کششی و تسلیم (ASTM B928)

عملکرد شکستگی و خستگی

خواص برودتی

بر خلاف مواد آهنی, 5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116 تغییر شکل پذیر به شکننده را نشان نمی دهد. در -196 درجه سانتیگراد (دمای نیتروژن مایع):

• استحکام کششی 15 تا 20 درصد نسبت به دمای اتاق افزایش می یابد
• ازدیاد طول باقی می ماند >15%
• چقرمگی شکست 20-30٪ افزایش می یابد

این ویژگی‌ها سیستم‌های غشایی مهار LNG را قادر می‌سازد تا در دمای -162 درجه سانتیگراد کار کنند, جایی که خرابی مواد خطر رهاسازی محموله فاجعه بار را به همراه دارد.

تست خمش 5083 ورق آلومینیوم H116

خواص فیزیکی و حرارتی

3. ساخت از 5083 ورق آلومینیوم گرید دریایی h116

ریخته گری و پردازش مستقیم سرد

تولید 5083 ورق آلومینیوم با سرمای مستقیم عمودی شروع می شود (دی سی) ریخته گری شمش با ضخامت 400-600 میلی متر. پارامترهای فرآیند بحرانی شامل:

پالایش غلات: دیبورید تیتانیوم (TiB2) تلقیح در 0.01-0.05٪ Ti و 0.005-0.01٪ B به اندازه دانه ASTM 2-4 می رسد. (180-360 میکرومتر), جلوگیری از درشتی دانه های ریخته گری که از طریق پردازش ترمومکانیکی بعدی باقی می ماند.

کنترل خنک کننده: نرخ جریان آب 2.0-3.5 m³ / دقیقه به ازای هر متر گرمای عصاره محیطی در 100-200 درجه سانتیگراد در دقیقه, جلوگیری از تفکیک ماکرو منیزیم که تغییرات خاصی را در ضخامت صفحه نهایی ایجاد می کند.

مدیریت هیدروژن: گاز زدایی محتوای هیدروژن را کاهش می دهد <0.15 میلی لیتر/100 گرم Al, از بین بردن تخلخل که باعث ایجاد هسته خوردگی و کاهش استحکام خستگی می شود.

پردازش حرارتی مکانیکی

نورد داغ: نورد شکست در 400-500 درجه سانتیگراد کاهش می یابد 600 دال‌های ریخته‌گری میلی‌متری تا گیج متوسط ​​6 تا 12 میلی‌متر, دستیابی به 95%+ کاهش. این مرحله بافت کریستالوگرافی را توسعه می دهد (جزء مکعبی) که از طریق کار سرد ادامه دارد.

نورد سرد: کاهش دمای اتاق 60 تا 85 درصد تا اندازه گیری نهایی (1.5-150 میلی متر) دررفتگی های سخت کاری را معرفی می کند که باعث افزایش قدرت می شود 110 MPa (با صدای بلند) به سمت اهداف H116.

اثرات ضخامت بحرانی: بشقاب <12 ضخامت میلی متر از طریق ضخامت به خواص یکنواخت می رسد. مقاطع ضخیم تر (>25 میلی متر) کاهش ویژگی های خط مرکزی را به دلیل نفوذ ناقص کار نشان می دهد; زمان‌بندی‌های تخصصی نورد متقاطع یا کاهش سنگین این امر را کاهش می‌دهند.

عملیات حرارتی تثبیت H116

مرحله تولید تعیین کننده برای خدمات دریایی، خلق و خوی H116 را ایجاد می کند:

سخت شدن کرنش: 15کاهش 20 درصدی سرد ناشی از O-temper باعث ایجاد چگالی نابجایی و انرژی ذخیره شده می شود.

تثبیت: 343-371 درجه سانتی گراد (650-700 درجه فارنهایت) به مدت 2-4 ساعت فاز β را رسوب می دهد (Al₈Mg5) در مرزهای دانه در مورفولوژی کنترل شده.

نتیجه ریزساختاری: گسسته, ذرات کروی فاز β با قطر 0.5-2.0 میکرومتر, با فاصله 5-20 میکرومتر از هم, به جای شبکه های فیلم مستمر. این توزیع باعث حذف جفت گالوانیکی بین فضای داخلی دانه ها و مرزها می شود.

نیاز خاموش کردن: خنک کننده سریع هوا پس از تثبیت از پیری بیش از حد و درشت شدن فاز β جلوگیری می کند که باعث کاهش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی می شود..

تکمیل و تایید کیفیت

تسطیح برانکارد: 0.5-3.0% ازدیاد طول دائمی در کشش، تنش های پسماند ناشی از نورد را حذف می کند, دستیابی به مسطح بودن <10 واحدهای I (ASTM B209) برای مونتاژ پانل بدنه خودکار ضروری است.

پایان سطح: پایان آسیاب (به صورت نورد شده, Ra 1.0-2.5 میکرومتر) برای اکثر کاربردهای ساختاری کافی است. شات بلاست (در 2.5) سطوح را برای اتصال چسب در سازه های ساندویچی آماده می کند.

بازرسی اولتراسونیک: 100% اسکن در ASTM B594 ناپیوستگی های داخلی را تشخیص می دهد (اجزاء, لمینیت ها) >2 میلی متر قطر معادل در صفحه >15 میلی متر ضخامت. قوانین جامعه طبقه بندی این امر را برای کاربردهای ساختاری بدنه الزامی می کند.

5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116 برای کشتی

4. علم خوردگی و عملکرد دریایی

مکانیسم های خوردگی آب دریا

• نرخ خوردگی عمومی: <1 میکرومتر در سال در آب دریا ساکن; <5 میکرومتر در سال در جریان (2-3 متر بر ثانیه) شرایط
• مقاومت حفره ای: پتانسیل حفره >-0.6 V SCE در 3.5% NaCl (در مقابل <-0.8 V برای 6061)
• خوردگی: زمان شروع >1,000 ساعت در مجامع شکاف آب دریا استاندارد

خوردگی بین دانه ای (IGC) مصونیت

دستاورد تثبیت H116:

• مکانیسم حساس سازی: فاز β پیوسته (Al₈Mg5) بارش در مرز دانه ها سلول های گالوانیکی آل-ماتریکس/فاز β را ایجاد می کند.
• راه حل H116: بارش کنترل شده گسسته, ذرات فاز β با فاصله زیاد شبکه پیوسته را حذف می کنند
• تست ASTM G67: از دست دادن دسته جمعی <15 میلی گرم بر سانتی متر مربع (تست خوردگی آب دریای نوردیک); H116 پاس در مقابل را تضمین می کند <25 حد mg/cm²
• ASTM G66 (تست دارایی): بدون لایه برداری (امتیاز EA) در H116; در مقابل رتبه بندی ED (مستعد) در H321 که به درستی پردازش نشده است

ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC) مقاومت

• شدت استرس آستانه (K_ISCC): >30 MPa√m اینچ 3.5% غوطه وری متناوب NaCl
• محیط بحرانی: >50° C و >20,000 ppm Cl- برای شروع SCC در H116 مورد نیاز است
• مفهوم طراحی: H116 مناسب برای سرویس دهی در دمای 80 درجه سانتیگراد; H321 یا آلیاژهای جایگزین (5456) ترجیح داده شده برای >80درجه سانتی گراد

سازگاری گالوانیکی

• کاتدیک به فولاد: بالقوه -0.78 V SCE (در مقابل. -0.62 برای فولاد); هنگام جفت شدن نیاز به عایق یا حفاظت کاتدی دارد
• آلیاژهای آندی به مس: دیفرانسیل پتانسیل 0.15-0.25 V; از تماس مستقیم با ملخ های برنزی خودداری کنید, لوله های مس نیکل
• سازگار با: تیتانیوم, فولادهای زنگ نزن آستنیتی (316L), آلیاژهای نیکل (اینکونل 625) در مجموعه هایی که به درستی طراحی شده اند

5. مزایای استفاده از 5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116

نسبت استثنایی به وزن

در 2.66 چگالی g/cm³, 5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116 استحکام خاصی را ارائه می دهد (UTS / چگالی) از 115-145 مگاپاسکال در سانتی متر مکعب بر گرم, در مقابل 55-70 برای فولاد نرم و 90-110 برای 6061-T6. این 65% کاهش وزن در مقابل فولاد را قادر می سازد:

• افزایش سرعت: 15– 25 درصد سرعت بالاتر برای قدرت ثابت در کشتی های پرسرعت
• افزایش بار: 30-40٪ ظرفیت بار بیشتر برای جابجایی ثابت
• بهره وری سوخت: 12کاهش 18 درصدی مصرف سوخت برای سرعت ثابت

دریایی استفاده شده است 5083 ورق آلومینیوم

مقاومت در برابر خوردگی تضمینی

صدور گواهینامه H116 عدم قطعیت مواد H321 را از بین می برد, جایی که تثبیت نامناسب آسیب پذیری IGC را ایجاد می کند. کشتی سازان به جای ریسک وابسته به مواد، عملکرد تضمین شده را دریافت می کنند.

جوش پذیری برتر

5083 جوش بدون پیش گرم (مگر اینکه <5درجه سانتی گراد محیط), نیازی به عملیات حرارتی پس از جوش ندارد, و شکل پذیری در HAZ را حفظ می کند که از شکستگی شکننده جلوگیری می کند.

چقرمگی برودتی

عدم وجود انتقال شکل پذیر به شکننده، مهار LNG را در -162 درجه سانتیگراد امکان پذیر می کند, در جایی که فولاد به آلیاژ نیکل گران قیمت نیاز دارد یا خطر شکستگی شکننده دارد.

5083-H116 در سیستم های مهار غشایی Mark III و NO96 برای 170,000+ m³ حامل LNG.

امضای غیر مغناطیسی

نفوذپذیری مغناطیسی نسبی μᵣ = 1.003 (پارامغناطیس) در مقابل >1000 برای فولاد را قادر می سازد:

• مین شناورهای اقدام متقابل: کاهش امضای مغناطیسی که باعث ایجاد مین های دریایی می شود
• تحقیق علمی: اندازه گیری میدان مغناطیسی دست نخورده
• پزشکی / نجات: کشتی نجات سازگار با MRI

بهره وری هزینه چرخه عمر

6. برنامه های کاربردی از 5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116

دریایی تجاری

صنایع دستی پرسرعت: بدنه ها, عرشه ها, و روبناهای کشتی (35-50 گره), کشتی های انتقال خدمه برای مزارع بادی فراساحلی, و قایق های گشتی. بهینه‌سازی مقاومت وزنی، طراحی بدنه را با ساختار فولادی غیرممکن می‌سازد.

حامل های LNG: غشاهای سد ثانویه (سیستم Mark III: پانل های وافل راه راه 5083-H116), پشتیبان های مانع اولیه, و عناصر ساختاری سیستم مهار محموله. چقرمگی برودتی برای سرویس 162- درجه سانتیگراد اجباری است.

مگا قایق بادبانی: کاهش وزن روبنا (آلومینیوم بالای عرشه اصلی, فولاد زیر) مرکز ثقل را پایین می آورد, بهبود حفظ دریا و فعال کردن روبناهای بزرگتر در محدوده پایداری.

نیروی دریایی و دفاعی

کشتی های مقابله با مین (MCMV): پلاستیک تقویت شده با شیشه (GRP) بدنه با عرشه ها و روسازه های 5083-H116 ترکیبی از امضای غیر مغناطیسی با یکپارچگی ساختاری.

کشتی های رزمی ساحلی: بدنه تریماران آلومینیومی (کلاس استقلال USS) بهره برداری از سرعت و پیش نویس کم عمق; 5083-H116 برای مقاومت در برابر خستگی ساختار جوش داده شده حیاتی است.

وسایل نقلیه نجات زیردریایی: بدنه های تحت فشار تا عمق 600 متری; چقرمگی شکست از انفجار فاجعه آمیز ناشی از نقص تولید یا آسیب ضربه جلوگیری می کند..

فراساحلی و صنعتی

ماژول های محله زندگی: سبک وزن, سکوهای اقامتی مقاوم در برابر خوردگی; مقاومت در برابر آتش بالاتر از جایگزین های GRP.

عرشه هلیکوپتر: سطوح افزایش یافته اصطکاک (تعبیه شن آلومینا) ارائه ضد لغزش برای عملیات هوانوردی; مقاومت در برابر خوردگی در برابر سوخت هواپیما و آب دریا.

سیستم های آب دریا: لوله کشی, ورق های لوله مبدل حرارتی, و اجزای کارخانه آب شیرین کن که در آن آلیاژهای مس دچار آلیاژ زدایی می شوند.

برنامه های تخصصی

تحقیق در مورد شناورهای شناور: بدنه های غواصی عمیق (آلوین, عامل محدود کننده) با استفاده از قدرت تسلیم 5083 و تحمل آسیب برای عملیات سرنشین دار به 10,000+ متر.

کشتی های قطب شمال: آبکاری بدنه کلاس یخ; چقرمگی برودتی یکپارچگی را در دمای هوا -40 درجه سانتیگراد و بارگذاری ضربه یخ حفظ می کند.

7. گواهینامه و استانداردهای انجمن طبقه بندی

استانداردها و مراجع رایج که بر انتخاب مواد حاکم است, تست و مستندسازی:

• ASTM B209 - ورق و صفحه آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم.
• ISO 6361 / که در 573 / که در 485 - استانداردهای اروپایی/ISO برای ورق آلومینیوم فرفورژه.
• دفتر حمل و نقل آمریکا (ABS), DNV-gl (DNV), Lloyd’s Register (LR), Bureau Veritas (BV), انجمن طبقه بندی چین (CCS) - انجمن‌های طبقه‌بندی به گواهی‌های آزمون آسیاب نیاز دارند (شیمیایی + مکانیکی), قابلیت ردیابی و اغلب داده های آزمون خوردگی/لایه برداری خاص برای مواد H116.
• AWS D1.2 (که در آن قابل اجرا است) — کد جوش سازه — آلومینیوم.

یادداشت تدارکات: خریداران باید گواهینامه آزمایش آسیاب را درخواست کنند (MTCS), اعداد حرارتی, و گواهی هایی که نشان دهنده پذیرش قوانین کلاس و خلق و خوی قابل اجرا است.

انبار ورق آلومینیوم هواوی

8. تجزیه و تحلیل مقایسه ای با آلیاژهای دریایی جایگزین

9. پروتکل های تضمین کیفیت و تست هوآوی

منبع یابی واقعی, گواهی 5083-H116 بسیار مهم است. یک تامین کننده پیشرو جهانی مانند شرکت آلومینیوم هنان هوآوی, Ltd (HWALU) این امر را از طریق یک سیستم تضمین کیفیت چند لایه تضمین می کند.

• رعایت دقیق استانداردها: تولید مطابق با استانداردهای DNV انجام می شود, ABS, و غیره.
• امکانات تولید پیشرفته: استفاده از پیشرفته ترین کارخانه های نورد گرم و خطوط عملیات حرارتی برای کنترل دقیق فرآیند H116.
• تست جامع در خانه: آزمایشگاه های HWALU برای انجام تمام آزمایشات لازم مجهز هستند, از جمله آنالیز شیمیایی, تست کشش, و, بسیار مهم, را ASTM G66 (دارایی) تست حساسیت به خوردگی لایه برداری.
• قابلیت ردیابی و مستندسازی کامل: هر پلاک گواهی شده با یک بسته مستند کامل عرضه می شود, شامل MTC و گواهینامه اصلی جامعه طبقه بندی, به کاربر نهایی اطمینان کامل از یکپارچگی مواد می دهد.

10. نتیجه

5083 ورق آلومینیوم درجه دریایی H116 نشان دهنده اوج شصت سال توسعه متالورژی است که به طور خاص کاربردهای ساختاری آب شور را هدف قرار می دهد..

ترکیب منحصر به فرد این آلیاژ - قدرت 305-385 مگاپاسکال, ایمنی IGC را از طریق تثبیت H116 تضمین کرد, چقرمگی برودتی تا -196 درجه سانتیگراد, و جوش‌پذیری بدون عملیات حرارتی پس از جوش - آن را به عنوان ماده پیش‌فرض برای ساخت‌وسازهای دریایی با وزن حیاتی تعیین می‌کند..

همانطور که صنعت دریایی با الزامات کربن زدایی مواجه است, 5083-H116 سبک وزن را فعال می کند, کشتی های کارآمد و سازه های دریایی برای کاهش مصرف سوخت و برد طولانی ضروری است.

گواهینامه های جامعه طبقه بندی از LR, DNV GL, ABS, و Bureau Veritas تأیید مستقلی را ارائه می دهند که مواد این خواسته های حیاتی را برآورده می کند.

تولید کنندگان دوست دارند شرکت آلومینیوم هنان هوآوی, Ltd این استانداردها را به محصول تایید شده ترجمه کنید, پشتیبانی شده توسط تست جامع و خدمات فنی که یکپارچگی ساختاری را در طول دهه ها خدمات آب شور تضمین می کند..

سوالات متداول

Q1 - خلق و خوی H116 به چه معناست?
آ: H116 یک حالت کنترل شده است که بر روی آلیاژهای 5xxx اعمال می شود که ویژگی های خاص مقاومت مکانیکی و خوردگی را پس از ساخت و جوش تضمین می کند.. انجمن های طبقه بندی H116 را برای کاربردهای دریایی می پذیرند زیرا مقاومت بهتری در برابر لایه برداری و خوردگی بین دانه ای نشان می دهد..

Q2 - می توان از 5083-H116 برای کل بدنه استفاده کرد?
آ: بله - بسیاری از کشتی های پرسرعت و کشتی های تفریحی/تجاری استفاده می کنند 5083 به طور گسترده برای آبکاری بدنه, اما طراحان باید خستگی را در نظر بگیرند, اتصال جزئیات و حفاظت کاتدی در صورت لزوم.

Q3 - یک کشتی با تغییر از فولاد به چقدر وزن می تواند ذخیره کند 5083?
آ: پس انداز با طراحی متفاوت است; به عنوان یک قانون سرانگشتی, سازه های آلومینیومی می توانند از نظر حجمی تقریباً یک سوم سازه های فلزی قابل مقایسه را وزن کنند. در عمل, صرفه جویی در وزن کل کشتی اغلب از چندین تن برای کشتی های کوچک تا ده ها یا حتی 100 تن برای کشتی های بزرگتر متغیر است., بسته به پیکربندی.

Q4 - برای چه روش جوشکاری بهترین است 5083?
آ: MIG و TIG و TIG/GETA. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW) در صورت لزوم، خواص اتصال عالی را برای صفحات فراهم می کند. حرارت ورودی را کنترل کنید و از آلیاژهای پرکننده مناسب برای حفظ عملکرد پس از جوش استفاده کنید.

Q5 - خریدار چه مدارکی باید درخواست کند?
آ: گواهی تست آسیاب (شیمیایی + مکانیکی), قابلیت ردیابی حرارت/کویل, مدارک تایید یا پذیرش جامعه طبقه بندی, WPS/PQR برای جوشکاری, و داده های آزمایش برای لایه برداری / خوردگی بین دانه ای که پذیرش H116 را اثبات می کند.