لوحة الألومنيوم البحرية 2024 6061 7075
لوحة الألومنيوم البحرية 2024 6061 7075
في أحواض بناء السفن وورش العمل البحرية حول العالم، نادرًا ما يتم اتخاذ القرارات بشأن المواد على المكتب. وهي مصنوعة على صدى المطاحن، تحت رذاذ الملح، حيث يطرح عمال اللحام والمهندسون سؤالاً عمليًا: "ماذا يحدث لهذه اللوحة بعد عشر سنوات في البحر؟" عند الاختيار بين سبائك الألومنيوم 2024، و6061، و7075 للاستخدام البحري، فإن الإجابة لا تكمن فقط في ورقة البيانات؛ فهو يعيش عند تقاطع الكيمياء والبيئة وطريقة التصنيع والصيانة طويلة المدى.
فبدلاً من التساؤل عن أي سبيكة هي "الأفضل"، من المفيد أن نسأل: ما هي السبائك الأفضل لواقع بحري محدد؟
ثلاث شخصيات في نفس المحيط
على الرغم من أن 2024، و6061، و7075 جميعها عبارة عن سبائك ألومنيوم عالية القوة، إلا أنها تتصرف تقريبًا مثل ثلاثة "خصائص" مختلفة عندما تلتقي بمياه البحر، وأقواس اللحام، والأحمال الديناميكية.
الألومنيوم 6061 هو العمود الفقري الذي يقوم بعمله بهدوء. وباعتبارها سبيكة Al-Mg-Si، فهي تجمع بين القوة الجيدة وقابلية اللحام الممتازة والمقاومة الجيدة للتآكل، خاصة عندما تكون مؤكسدة أو مطلية. في العالم البحري، يظهر في هياكل هياكل السفن الصغيرة، والغرف العلوية، والهياكل الفوقية، والممرات، والأقواس، والصواري، والمنصات. غالبًا ما تحكم معايير مثل ASTM B209 وEN 485 إمداد اللوحة 6061، بينما تهيمن المعايير مثل 6061-T6 و6061-T651 على الاستخدام الهيكلي.
الألومنيوم 2024 هو العداء المتقدم في السن. لقد تم تصميمه ليحقق قوة عالية ومقاومة التعب في هياكل الطائرات، مدفوعًا بكيمياء Al-Cu-Mg. على الورق، تعتبر قوة إنتاجها وشدها جذابة جدًا للهياكل البحرية التي تشهد أحمالًا دورية. لكن النحاس سلاح ذو حدين في مياه البحر: فهو يجلب القوة ويزيل مقاومة التآكل، وخاصة التآكل بين الحبيبات في بيئات الكلوريد. وهذا يجعل 2024 مناسبًا فقط للأدوار البحرية التي يتم التحكم فيها بعناية، غالبًا ما تكون المراكب المائية الداخلية، أو الهياكل الفوقية المحمية، أو الأجزاء الهيكلية الداخلية المحمية بالطلاءات والعزلة عن رذاذ مياه البحر المباشر.
الألومنيوم 7075 هو منتج كمال الأجسام: أعلى قوة بين الثلاثة، قادر على مطابقة أو تجاوز العديد من الفولاذ في نسبة القوة إلى الوزن. توفر تركيبة Al-Zn-Mg-Cu، خاصة في الحالة المزاجية T6 أو T651، قوة إنتاجية. ومع ذلك، كما هو الحال في عام 2024، فإن محتواه من النحاس والزنك يقلل من مقاومة التآكل البحري، مما يجعله عرضة للتشقق والتآكل الناتج عن الإجهاد في بيئات الكلوريد. ونتيجة لذلك، نادرًا ما يتم استخدام 7075 في هياكل الهيكل المكشوفة الأولية. وبدلاً من ذلك، يتم اختياره للتركيبات ذات الأحمال العالية، أو المكونات الميكانيكية، أو الهياكل الهجينة حيث تبرر القوة والصلابة وتوفير الوزن التحكم الصارم في التآكل والعزل عن مياه البحر.
التأثير الهادئ لمزاج السبائك
معظم الخلافات البحرية حول هذه السبائك لا تتعلق في الواقع بالسبائك نفسها، بل تتعلق بمزاجها.
تمت معالجة اللوحة التي تحمل علامة 6061-T6 بالحرارة وتم تعتيقها صناعيًا لزيادة القوة إلى أقصى حد. تكمن قوة الشد النموذجية في نطاق 260-310 ميجا باسكال تقريبًا مع قوة خضوع حوالي 240-270 ميجا باسكال. بالنسبة لأحواض بناء السفن التي تتبع قواعد ABS أو DNV أو CCS، فإن مستوى القوة هذا عادةً ما يكون أكثر من كافٍ لهياكل السفن الصغيرة والهياكل الفوقية والهياكل الثانوية. ويكمن التحدي في أن اللحام يحول منطقة T6 إلى شيء أقرب إلى حالة "O" أو حالة تجاوز العمر في المنطقة المتأثرة بالحرارة ما لم يتم إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام، وهو أمر نادرًا ما يكون عمليًا في هياكل الهيكل الكبيرة. وهذا هو السبب في أن العديد من المصممين يأخذون في الاعتبار الخصائص "الملحومة" في حساباتهم الضئيلة ويعتمدون على مستويات الضغط المحافظة، أو التقوية الإضافية، أو لوحات سلسلة 5xxx في مناطق الصدفة الأكثر تعرضًا.
يوفر 2024‑T3 أو T351، الذي يتمتع بمقاومة شد في نطاق 430-480 ميجا باسكال، مقاومة رائعة للتعب، والتي تبدو مغرية بالنسبة للهياكل عالية السرعة والقوارب المحلق. ولكن مرة أخرى، المزاج عرضة للتآكل في مياه البحر. بدون طلاءات قوية، وحماية كاثودية، وتصميم مفصل دقيق، سيعاني مزاج T3 حول المثبتات، والحواف المقطوعة، وأصابع القدم الملحومة. يستخدم العديد من المهندسين البحريين 2024 ليس كمواد صدفية، ولكن في مسارات التحميل المحمية: الإطارات الداخلية، أو وصلات تقوية المفاصل، أو المكونات الهيكلية داخل المقصورات الجافة.
7075-T6 وT651 هما الضاربان الثقيلان. يمكن أن تتجاوز قوة الشد 500 ميجا باسكال، مع قوة الخضوع في نطاق 430-480 ميجا باسكال. في التطبيقات البحرية المجاورة مثل مكونات معدات اليخوت عالية الأداء، أو براميل الرافعة، أو الأقواس الهيكلية في المواقع الجافة، أو الأدوات تحت سطح البحر المحمية بالكامل، يصبح 7075 سلاحًا استراتيجيًا: صلابة وقوة تشبه الفولاذ مع توفير كبير في الوزن. ولكن في مياه البحر المباشرة، يكون مزاج T6 حساسًا للغاية لتكسير التآكل الإجهادي؛ بالنسبة للمكونات المحملة بشكل كبير والتي قد تشهد إجهادًا ملحيًا أو دوريًا في الهواء المالح الرطب، يُفضل أحيانًا استخدام درجات حرارة يمكن التحكم فيها مثل T73/T7351 ذات قوة أقل قليلاً ولكن مقاومة SCC أفضل في التطبيقات الصعبة.
التآكل في مياه البحر: حيث تتحول القصة
عادة ما يعني الألومنيوم البحري السبائك التي يمكنها البقاء على قيد الحياة عند التعرض للكلوريد دون "مجالسة الأطفال". وبهذا المعنى الدقيق، فإن أقوى الاختيارات غالبًا ما تكون من سلسلة 5xxx، مثل 5083 أو 5086. فأين تتناسب 2024 و6061 و7075؟
تكمن الإجابة في كيفية إدارة البيئة المحيطة بالمعدن.
بالنسبة لـ 6061، يوفر فيلم الأكسيد الأصلي بالفعل حماية جيدة. بموجب المعيار ISO 12215 للمراكب الصغيرة أو ممارسات بناء السفن المماثلة، غالبًا ما يتم دمج 6061 لوحة مع:
- التصميم المناسب لتجنب الشقوق التي تحبس مياه البحر الراكدة.
- أنظمة الطلاء المؤكسدة أو ذات الدرجة البحرية لمناطق الرش.
- وسادات وأكمام عازلة عند ملامسة معادن مختلفة مثل البراغي غير القابلة للصدأ أو الأقواس المصنوعة من الفولاذ الكربوني.
بالنسبة لعامي 2024 و7075، يتم التعامل مع مياه البحر على أنها بيئة كيميائية تقريبًا وليس جوًا بسيطًا. عند استخدام هذه السبائك، يستخدم المصممون ذوو الخبرة ما يلي:
- أنظمة طلاء كاملة، بما في ذلك البادئات الخالية من الكرومات والمعاطف العازلة.
- مسارات الصرف والتهوية، بحيث لا يمكن للرطوبة الجلوس وبدء التآكل الموضعي.
- الأنودات المضحية وإدارة سلسلة كلفانية بعناية، مما يضمن عدم اقترانها مباشرة بمعادن أكثر نبلاً في المناطق الرطبة.
- العزل عن الغمر المباشر أو البلل المستمر، غالبًا عن طريق حصرها في المساحات الجافة الداخلية، أو العناوين الرئيسية، أو المكونات الموجودة فوق منطقة الرش الرئيسية.
من الناحية العملية، قد يختار المهندس البحري 6061 لهياكل وقضبان السطح الملحومة، مع 7075 من التركيبات الآلية المثبتة بها بمسامير باستخدام حشوات غير موصلة وفتحات تثبيت محكمة الغلق، مما يضمن أن أي رابط ضعيف هو التركيب القابل للاستبدال، وليس الهيكل المحيط.
معايير التنفيذ والتصنيع العملي
تشكل المعايير العمود الفقري للموثوقية البحرية. بالنسبة لهذه السبائك في شكل لوحة، تشمل المراجع النموذجية ما يلي:
- ASTM B209 لألواح الألمنيوم المدرفلة، مع تحديد الخواص الميكانيكية والانحرافات المسموح بها والاختبار.
- سلسلة EN 485 في سلاسل التوريد الأوروبية.
- قواعد ABS وDNV‑GL وBV وCCS وLR لقبول سبائك الألومنيوم وإجراءات اللحام في الهياكل البحرية.
- ISO 10042 لجودة اللحام في هياكل الألومنيوم، ذات الصلة حيث يتم لحام 6061 على نطاق واسع.
من وجهة نظر المُصنع، 6061 متسامح. إنه يلحم بشكل جيد مع أسلاك الحشو القياسية ER5356 أو ER4043، ويستجيب بشكل متوقع للثني والتشكيل، ويوفر إمكانية تصنيع جيدة. كما تساعد موصليتها الحرارية أيضًا على تبديد الحرارة أثناء اللحام، مما يقلل من التشويه عندما يتم التحكم في الإجراءات بشكل جيد.
2024 و7075 يرويان قصة مختلفة. إنها خيارات سيئة للهياكل البحرية الأولية الملحومة بشدة. يتم تصنيع معظم مكونات 7075 و2024 عالية التكامل في البيئات البحرية من لوحة أو تزوير ويتم تثبيتها بمسامير أو تثبيتها في مكانها، وليست ملحومة. يجب أن تعترف أي فلسفة إصلاح بما يلي: استبدال الجزء، وليس لحامه مرة أخرى في مكانه.
لقطة التركيب الكيميائي النموذجية
تساعد النظرة المبسطة لطبيعتها الكيميائية في تفسير سلوكها في البيئة البحرية. النطاقات النموذجية (نسبة الكتلة) هي:
2024:
هذا ~ 3.8–4.9 ، Mg ~ 1.2–1.8 ، Mn ~ 0.3–0.5 ، Fe .50.5 ، Si .50.5 ، Zn ≥ .250.25 ، Cr .10.1 ، التوازن Al.6061:
Mg ~ 0.8-1.2، s ~ 0.4-0.8، c ~) 0.0.40.4، Balaqui، Balance al.7075:
Zn ~ 5.6-6.1، mg ~ 2.1.9، CU ~ SE ≥0.24، SO ≥0.42، SE ≥0.4، الرصيد al.
يتتبع محتوى النحاس والزنك المتزايد من 6061 إلى 2024 إلى 7075 بشكل مثالي تقريبًا مع زيادة القوة وانخفاض مقاومة التآكل البحري. وهذه المقايضة ليست عيبا؛ إنها معلمة التصميم.
اختيار "الدرجة البحرية" المناسبة لسفينتك
إن أقوى طريقة للتفكير في 2024 و6061 و7075 في الخدمة البحرية ليست كمنافسين، بل كمجموعة أدوات.
يصبح 6061 العمود الفقري الهيكلي للمجموعات الملحومة التي تشهد رشًا عرضيًا، وأحمال سطح السفينة، وواجبات البنية الفوقية. إنه يعمل بشكل جيد عند إقرانه بإجراءات اللحام الصحيحة والطلاءات الواقية والتصميم السليم لتجنب مياه البحر الراكدة.
يلعب 2024 دورًا متخصصًا في الهياكل المحمية التي تعاني من التعب الشديد حيث تكون دورة الحياة العالية أمرًا بالغ الأهمية ويتم التحكم بإحكام في التعرض لمياه البحر من خلال التصميم والطلاءات.
تم تخصيص 7075 للمكونات الدقيقة عالية التحميل حيث يكون لكل كيلوغرام أهمية ويمكن تصميم البيئة: مواقع محمية، أو مبيتات محكمة الغلق، أو منشآت مغلفة بشكل كبير ومعزولة كهربائيًا.
لا يتم تعريف الألومنيوم البحري من خلال تسمية السبائك فقط. يتم تعريفه من خلال مدى ذكاء الجمع بين السبائك والمزاج وطريقة التصنيع والبيئة ونظام الحماية. وإذا تم التعامل مع الأرقام 6061، و2024، و7075 على أنها "صفائح معدنية" قابلة للتبديل، فإن البحر سوف يكشف هذا الخطأ في غضون بضع سنوات. إذا تم التعامل معها كمكونات مختارة بعناية في النظام، ولكل منها وظيفة محددة بوضوح ومظروف تشغيل، فيمكنها تقديم عقود من الخدمة الآمنة والفعالة في واحدة من أقسى البيئات على وجه الأرض.
https://www.alusheets.com/a/marine-grade-aluminum-plate-2024-6061-7075.html
