Почему алюминиевая пластина 5083 используется для иллюминаторов кораблей
Иллюминатор занимает самую незащищенную часть корпуса: он выдерживает прямые брызги, стекает с палубы-, конденсат на холодной стороне и многократное-промывание, а его рама должна сохранять водонепроницаемость на протяжении всего срока службы судна. Сплав 5083 представляет собой не-термическую-обрабатываемую пластину из алюминия-Mg с содержанием магния 4,00–4,90 %, и именно этот химический состав является причиной того, что он доминирует в области применения. Это самый прочный из распространенных морских листовых сплавов, остающийся при этом очень устойчивым к воздействию морской воды и коррозионному растрескиванию под напряжением, особенно в сортах H116 и H321, которые стабилизированы против сенсибилизации. Не менее важно и то, что после сварки сохраняется значительная часть этой прочности, поэтому рама иллюминатора может быть изготовлена в виде сварного узла, а затем обработана на станке до уплотнительной поверхности, при этом зона термического-воздействия не станет контролирующим слабым местом. По сравнению с плитой общего-назначения 6061, морской сплав предпочтителен там, где иллюминатор большой, установлен на открытой палубе или надстройке или работает в зоне брызг океанского-судна.
Диапазон размеров пластин и условия поставки
| Элемент | Диапазон |
|---|---|
| Сплав | 5083 |
| Характер | O, H111, H112, H116, H24, H32, H321 |
| Толщина | 1,5–120 мм |
| Ширина | до 3100 мм |
| Длина | 1000–16000 мм, нарезка по размеру по запросу. |
| Сертификация | Сертификаты классов DNV, ABS, LR и CCS, а также документы проверки EN 10204 3.1. |
| Состояние поверхности | Отделка проката, анодирование, покраска или конверсионное покрытие |
На иллюминационные работы обычно расходуется лист толщиной 8–40 мм для кольца каркаса и лист толщиной 3–10 мм для кронштейнов, накладных колец и опор прокладок. Более толстые секции предназначены для того, чтобы уплотнительную канавку и окружность болта можно было врезать в пластину без того, чтобы фланец стал ограничивающим участком.
Химический состав морской плиты 5083
| Элемент | Си | Фе | Cu | Мин. | мг | Кр | Зн | Ти | Другие каждый | Другие всего | Ал |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % макс. (Mg, Mn, Cr — диапазоны) | 0.40 | 0.40 | 0.10 | 0.40–1.00 | 4.00–4.90 | 0.05–0.25 | 0.25 | 0.15 | 0.05 | 0.15 | Остаток |
Содержание магния обеспечивает прочность-твердого раствора и устойчивость сплава к морской воде. Марганец и хром улучшают микроструктуру и контролируют осаждение Mg.2Ал3фаза на границах зерен, которая является механизмом, определяющим, будет ли пластина сенсибилизироваться при эксплуатации. Содержание железа и кремния поддерживается на уровне 0,40% каждого, чтобы ограничить наличие крупных частиц, которые снижают пластичность и устойчивость к точечной коррозии.
Механические свойства по температуре
| Характер | Предел прочности Rm (МПа) | Предел текучести Rp0,2 (МПа) | Удлинение А (%) |
|---|---|---|---|
| O / H111 / H112 | Больше или равно 275 | Больше или равно 125 | Больше или равно 16 |
| H116 | Больше или равно 305 | Больше или равно 215 | Больше или равно 10 |
| H321 | 305–385 | 215–295 | Больше или равно 12 |
Значения соответствуют требованиям ASTM B209 и EN 485-2. Для рам иллюминаторов обычно выбирается состояние H116 или H321: оба подвергнуты деформационному упрочнению и термически стабилизированы, чтобы пройти испытание на потерю массы азотной кислотой по ASTM G67 при 15 мг/см² или менее, что является критерием приемки, используемым классификационными обществами для устойчивости к межкристаллитной коррозии.
Изготовление, защита от коррозии и монтаж
Резка: плазменная, гидроабразивная или лазерная вырубка кольца рамы из листа с последующей ЧПУ-обработкой уплотнительного паза, фальца стекла и окружности болта. Гидроабразивная резка позволяет избежать подвода тепла от плазмы к уплотняемой поверхности.
Формовка: плиты O, H111 и H112 можно подвергать холодной штамповке или прокатывать в изогнутые секции рамы. H116 и H321 требуют больших радиусов изгиба и редко формируются после окончательной стабилизации.
Сварка: MIG или TIG с присадочной проволокой 5183 или 5356. Конструкция соединения должна защищать уплотнительную поверхность от зоны теплового-воздействия, а температура между проходами должна оставаться ниже примерно 120 градусов, чтобы избежать повторной-повышения чувствительности к стабилизированному состоянию.
Никакой термообработки после-сварки: сталь 5083 нельзя укрепить термической обработкой, а отжиг готовой рамы приведет к разрушению состояния всего компонента.
Обработка: используйте острые инструменты с высоким-передним углом и достаточным зазором для стружки; сплав является липким в отожженном состоянии и легко -затвердевает в условиях H116 и H321.
Bare 5083 обладает хорошей устойчивостью к морской атмосфере и текущей морской воде, но узлы иллюминаторов редко оставляют открытыми, поскольку внешний вид имеет значение, а щели вокруг прокладок и крепежных элементов создают зоны-обеднения кислорода. Анодирование дает твердую серую пленку с хорошей износостойкостью, но ограниченной декоративной яркостью на сплаве с высоким-магнием; конверсионное-покрытие, не содержащее хроматов, с последующим нанесением эпоксидной или полиуретановой системы является обычным выбором для окрашенных рам. Там, где рама соединяется со стальным корпусом или крепежом из нержавеющей стали, алюминий должен быть электрически изолирован с помощью изолирующих шайб, втулок и изолирующей прокладки, а поверхности соединений должны быть покрыты морским герметиком, чтобы исключить попадание воды в щели. Дренажные пути и большие радиусы исключают застаивание воды на горизонтальных фланцах, а окончательная проверка сжатия прокладки после установки защищает водонепроницаемость проема.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Почему для иллюминаторов выбран номер 5083 вместо 6061?
5083 обеспечивает более высокую -прочность при сварке, лучшую стойкость к коррозии в морской воде и гораздо лучшую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в морской эксплуатации. 6061 остается разумным выбором для небольших и средних иллюминаторов на судах, работающих в менее агрессивных водах, где полезны его более высокая механическая прочность и более яркое анодированное покрытие.
Вопрос: В чем разница между H116 и H321?
Оба являются стабилизированными закалками, разработанными для морских плит. H321 поставляется с контролируемыми диапазонами механических свойств и немного более высоким удлинением, тогда как H116 имеет гарантированный минимальный предел текучести и максимальную скорость межкристаллитной коррозии; оба проверены на соответствие пределу потери массы ASTM G67.
Вопрос: Нужна ли термообработка 5083 после сварки?
Нет. Сплав не подлежит термической-обработке, поэтому не применяется старение после-сварки или обработка раствором. Защита поддерживается за счет контроля подвода тепла, использования правильной присадочной проволоки и восстановления поверхностного покрытия сварного шва и его зоны термического-воздействия.
Вопрос: Можно ли анодировать раму иллюминатора?
Это возможно, и анодирование дает твердую, -стойкую к истиранию серую поверхность. Поскольку сплав 5083 содержит более 4% магния, анодная пленка темнее и менее прозрачна, чем на сплаве серии 6000, поэтому анодирование обычно выбирают для функциональной защиты, а не для ярких декоративных эффектов.
Вопрос: Какую толщину следует заказывать для рамы иллюминатора?
Толщина определяется глубиной фланца, необходимой для уплотнительной канавки и крепежных элементов, а также конструктивными требованиями проема. В большинстве рамок используется пластина толщиной 8–40 мм, и пластину обычно заказывают немного большего размера, чтобы кольцо можно было обработать после резки.
Вопрос: Имеются ли сертификаты класса вместе с табличкой?
Да. Морские плиты регулярно поставляются с сертификатами DNV, ABS, LR или CCS, а также с документами проверки EN 10204 3.1, в которых указаны номер плавки, химический анализ и результаты механических испытаний поставляемой плиты.
