1.5. Выбор категории и марки стали

Для изготовления корпусов морских судов используются малоуглеродистые судостроительные стали нормальной прочности (СНП) марок А, B, D, E с верхним пределом текучести R_eH = 235 МПа и высоколегированные стали повышенной прочности (СПП) марок АН, DН, EН, FН с пределом текучести R_eH равном 315, 355, 390 МПа. Буквы А, B, D, E, F в наименовании марок стали обозначают вязкостную категорию, а букве Н в обозначении марки стали повышенной прочности соответствует верхний предел текучести в кгс/мм². В транспортном судостроении из сталей повышенной прочности наиболее распространены марки А32, А36, А40, D32, D36, D40, E32, E36, E40, F32, F36, F40.

В качестве расчетных характеристик прочности материала в Правилах приняты нормативные пределы текучести по нормальным и касательным напряжениям: _n = 235/, _n = 0,57_n МПа, где  – коэффициент снижения механических свойств стали, определяемый по табл.1.1 в зависимости от верхнего предела текучести R_eH.

Некоторые характеристики судостроительных сталей приведены в табл.1.

Таблица 1

Характеристики судостроительных сталей

Марка стали	Верхний предел текучести, RеН, МПа	Коэффициент использования механических свойств стали, 	Нижняя граница температуры, °С	Относительное удлинение, А5 %	Нормативный предел текучести, n	Длина судна L, м
СНП	235	1,0	–20	20	235	менее 120
СПП	315	0,78	–60	18	301	100-160
СПП	355	0,72	–60	16	326	140-200
СПП	390	0,68	–40	16	345	более 200

На работоспособность корпусных конструкций влияют не только величина действующих нагрузок, но и характер нагружения (постоянный или переменный), значимость последствий разрушения связи для жизнеспособности судна, район расположения связей в составе корпуса, условия эксплуатации. От правильного выбора марки материала зависит масса и стоимость конструкций. В связи с этим Правила рекомендуют производить выбор марки материала не для корпуса в целом, а для отдельных групп конструкций в зависимости от степени ответственности, температуры эксплуатации и толщины конструктивных элементов корпуса. Выбор марки стали можно производить по графикам рис. 5 (см. также рис. (1.2.3.1-1) – (1.2.3.1-3) и табл. (1.2.3.7-2) Правил). Распределение связей корпуса по группам ответственности приведено в табл. (1.2.3.7-1). Температурные условия эксплуатации судов рассмотрены в пп. (1.2.3.1)– (1.2.3.6) Правил.

Таблица (1.2.3.7-1)

Распределение связей судового корпуса по группам ответственности (с сокращениями)

Связи корпуса	Группа ответственности
	Средняя часть судна по 0,2L от	Вне средней части
Ширстрек1, палубный стрингер расчетной палубы1,2 Скуловой пояс3,4. Непрерывные продольные комингсы. Утолщенные листы настила расчетной палубы в углах грузовых люков, в том числе нижних палуб в охлаждаемых помещениях	III	II (I вне района 0,6L)
Прочие поясья расчетной палубы. Продольные балки расчетной палубы, верхних поясьев продольных переборок, ширстрека, продольных стенок бортовых палубных цистерн. Поясья обшивки днища, в том числе горизонтальный киль. Верхние поясья продоль­ных переборок и бортовых подпалубных цистерн.	II	I
Обшивка борта в углах вырезов грузовых портов Обшивка и набор в районе I ледового пояса, сварные листовые штевни судов с ледовыми усилениями5 Набор из катаного профиля судов всех категорий ледовых усилений	II II I	II II I
1 Для конструкций, подверженных нагрузкам при швартовке судов, категория А не допускается. 2 В средней части судов длиной более 250 м применяется категория стали не ниже Е или ЕН. 3 У судов с L  150 м по всей длине – группа II, если по всей ширине судна предусмотрено двойное дно. 4 В средней части судов длиной более 250 м применяется категория стали не ниже D или DН. 5 Для судов категорий Arc4, Ice3, Ice2, Ice1 – группа I.

При выполнении учебных заданий температуру эксплуатации можно определять по упрощенным зависимостям в функции от ледовой категории судна. В соответствии с рекомендациями [7] для судов ледового плавания величина температуры эксплуатации не должна быть выше

-40 С – для судов ледового плавания категорий Arc9, Arc8, Arc7, Arc6, Arc5;

-30 °С – для судов ледового плавания категории Arc4;

-10 °С – для судов ледового плавания категорий Ice3, Ice2;

0 С – для судов ледового плавания категории Ice1, и судов не имеющих ледовых усилений.

Стали повышенной прочности, обладающие повышенными характеристиками механических и вязкостных свойств, рекомендуется применять при длине судов более 130...140 м или при возможных температурах эксплуатации ниже -20 °С. Целесообразно применять комбинацию марок стали, например, для элементов конструкций III группы ответственности выбирать сталь с более высокими характеристиками вязкости и прочности, а для других, менее ответственных и напряженных связей (средней части борта, днищевых, нижней палубы), использовать стали с меньшими показателями прочности или стали нормальной прочности.

Поясья наружной обшивки в районе ледовых усилений листовых элементов должны выполняться из стали категорий А/АН.

В учебных целях по согласованию с преподавателем можно ограничиться применением одной марки стали для всех конструкций корпуса.

Технические условия на стальной прокат для судостроения, изготовляемый под надзором РС, определяются межгосударственным стандартом ГОСТ 5521–93.

Толстолистовой прокат изготовляют в виде листов и резаных листов (из рулонов) толщиной 550 мм. Длина и ширина листов и предельные отклонения по длине и ширине должны соответствовать требованиям ГОСТ 19903. Листы толщиной от 4 до 20 мм изготовляют с интервалом 0,5 мм, свыше 20 мм – с интервалом 1,0 мм.

группа связей I

группа связей II

группа связей III

Рис. 5. Выбор стали для различных групп связей корпуса судна

По плоскостности толстолистовой прокат изготовляют высокой (ПВ), улучшенной (ПУ) и особо высокой плоскостности (ПО). Отклонения от плоскостности должны соответствовать требованиям ГОСТ 19903.

Полосовой и широкополосный универсальный прокат изготовляют толщиной от 5 до 15-30¹ мм, длиной, шириной и предельными отклонениями, указанными в ГОСТ 82 и ГОСТ 103. Используют его для изготовления листовых и составных сварных балок.

Полособульбы изготовляют по ГОСТ 9235 и ГОСТ 21937, угловые профили – по ГОСТ 8509 и ГОСТ 8510, швеллеры – по ГОСТ 8240.