La estructura del casco es el esqueleto y el casco de un barco, que determina directamente la capacidad de carga, el rendimiento de navegación, la seguridad y la vida útil del barco. Como cuerpo principal de un barco, el casco debe soportar combinaciones de carga complejas: presión hidrostática, impacto de las olas, peso de la carga, vibración de maquinaria y equipo y riesgo potencial de colisión en el mar. El diseño de barcos modernos busca el peso ligero y al mismo tiempo garantiza la resistencia estructural, a fin de mejorar la eficiencia energética y la capacidad de transporte de carga.
Ventajas y características clave
Equilibrio preciso entre alta resistencia y tenacidad
Las placas de acero marino modernas, como el acero de grado A/B de resistencia ordinaria y las series AH32/DH36/EH40 de alta resistencia, han logrado la combinación óptima de resistencia y tenacidad a través de microaleaciones y tecnología de enfriamiento y laminado controlado. La alta resistencia puede reducir el espesor de la placa de acero, reducir significativamente el peso del barco vacío, aumentando así la capacidad de carga o reduciendo el consumo de combustible; La excelente tenacidad a bajas-temperaturas (especialmente el acero de grado E-) garantiza que los barcos puedan resistir el riesgo de fracturas frágiles a bajas temperaturas cuando navegan en regiones polares o mares fríos.
Excelente plasticidad y procesabilidad.
El casco tiene una compleja estructura de superficie curva, desde la placa lateral recta hasta la placa exterior de proa con hipérbola. El acero (especialmente el acero marino) tiene buena trabajabilidad en frío y en caliente, y las líneas complejas del casco se pueden moldear con precisión mediante doblado en frío, doblado en caliente y en frío o conformado por laminación con una prensa grande. Esta plasticidad es la clave para que los buques de acero consigan un diseño aerodinámico y reduzcan la resistencia a la navegación.
Tecnología de soldadura madura y eficiencia de la construcción.
La soldabilidad del acero es la base para que los barcos modernos adopten el método de construcción seccional. El casco está dividido en cientos de secciones prefabricadas, que se sueldan eficientemente en el taller y luego se ensamblan y plegan en el muelle. Las tecnologías maduras de soldadura automática, como la soldadura por arco sumergido y la soldadura con gas CO2, garantizan una construcción a gran-escala, alta-calidad y alta-eficiencia, de modo que se puedan construir cientos de miles de toneladas de barcos en poco tiempo.
Excelente resistencia a la fatiga y seguridad contra roturas
Cuando un barco navega entre olas, la estructura del casco soporta cientos de millones de ciclos de tensión alternos. El acero marino y sus uniones soldadas tienen buena resistencia a la fatiga y pueden inhibir eficazmente la iniciación y propagación de grietas. Además, la ductilidad del acero permite que el casco absorba energía a través de la deformación plástica en caso de daño local (como una colisión), a fin de evitar fracturas frágiles catastróficas y ganar tiempo para la evacuación del personal y el tratamiento de emergencia.
Típico Aplicaciones
El casco principal de los grandes portacontenedores.
La plataforma, los costados y las placas del fondo están fabricados en gran medida con acero de alta-resistencia EH36/EH40 para soportar enormes momentos de flexión longitudinal y cargas concentradas.
Doble fondo y carcasa interior de VLCC
Se utiliza acero de alta-resistencia para reducir el peso estructural y se utilizan placas de acero-resistentes a la corrosión en piezas clave (como el área de la bodega de carga) o se rocían en el aire revestimientos-resistentes al desgaste o a la corrosión-.
Fortalecimiento de la estructura del rompehielos polar en la zona del hielo
El casco y la columna de proa cerca de la línea de flotación están hechos de acero marino especial con mayor resistencia y dureza (como el grado ártico EH36/40) para resistir la extrusión y el impacto del hielo.
Sistema de cerramiento de membrana para gas natural licuado (GNL)
Aunque el tanque de carga en sí está hecho de acero inoxidable o membrana de aleación de invar, toda la estructura principal del casco (protector secundario y casco) en el exterior está hecha de acero marino de alta-resistencia para brindar soporte y protección al núcleo.
El sistema de tuberías del barco es como el "sistema circulatorio" y el "sistema nervioso" del barco, y recorre todo el barco. Es responsable del transporte de fueloil, aceite lubricante, agua de mar, agua dulce, vapor, aire, así como diversos aceites hidráulicos y productos químicos. Sus funciones cubren casi todos los aspectos, incluido el suministro de energía, el equilibrio del barco, la extinción de incendios, el apoyo vital y el manejo de carga. El sistema de tuberías debe funcionar de manera confiable durante varias décadas en entornos hostiles caracterizados por condiciones bajo el agua, alta humedad, vibración y grandes variaciones de temperatura.
Ventajas y características clave
Excelente resistencia a la presión y la temperatura.
La tubería de vapor principal del barco, la tubería de inyección de combustible de alta-presión y la tubería del sistema hidráulico funcionan bajo alta presión (hasta 30 MPa) y alta temperatura (hasta 500 grados para el vapor principal). Las tuberías de acero al carbono sin costura (como el acero 20#) y las tuberías de acero aleado (como el acero aleado 1Cr0.5Mo para vapor) son opciones confiables para garantizar el funcionamiento seguro de estos sistemas clave debido a su alta resistencia y estabilidad en un amplio rango de temperaturas.
Pedigrí confiable de materiales-resistentes a la corrosión
Existen esquemas maduros de selección de materiales para diferentes medios de transporte:
- Sistema de agua de mar: tradicionalmente se utilizan tuberías de acero al carbono galvanizado, mientras que los grandes barcos modernos utilizan tuberías de aleación de cobre-níquel (90/10 o 70/30 CuNi) con más ventajas de costos y resistencia a la corrosión, o tuberías de acero inoxidable 316L de alta-calidad.
- Sistema de fueloil/aceite lubricante: generalmente se utilizan tubos sin costura de acero al carbono, pero para la corrosión de combustible con alto contenido de azufre-se pueden usar materiales con mejor resistencia a la corrosión o se pueden agregar medidas anticorrosión.
- Tubería de carga de quimiquero: Según las características de la carga, se puede utilizar acero inoxidable 316L, acero inoxidable dúplex (como 2205) o incluso una aleación a base de níquel-(como Hastelloy C-276).
Excelente resistencia a vibraciones e impactos.
La tubería del barco va acompañada de la vibración del motor principal y del motor auxiliar y del impacto del movimiento del barco durante mucho tiempo. El acero (especialmente las tuberías metálicas) tiene una alta rigidez y resistencia estructural. Mediante un diseño de soporte razonable y un soporte elástico, se puede suprimir eficazmente la resonancia, se puede prevenir la holgura de las juntas o la ruptura de la tubería causada por la fatiga y se puede garantizar la integridad a largo plazo del sistema en un entorno dinámico.
Estandarización madura y comodidad de mantenimiento
Las tuberías, accesorios, bridas y válvulas de acero marino están altamente estandarizados (como los estándares ISO, JIS, GB/T), lo que resulta conveniente para la adquisición y el reemplazo a nivel mundial. Durante el ciclo de vida del barco de 20-30 años, es inevitable que sea necesario mantener o reemplazar las tuberías. Las características de corte y soldadura de los tubos de acero hacen que el mantenimiento in situ y el reemplazo local sean relativamente rápidos y económicos.
Típico Aplicaciones
Tubería de riel común de alta-presión de combustible del motor diésel de propulsión principal marino
Se utiliza tubería de acero sin costura de aleación de alta resistencia y la pared interior requiere una suavidad extremadamente alta para soportar una presión de inyección superior a 100 MPa.
Tubería principal de agua de mar del sistema de refrigeración central del barco.
Los tubos de aleación de cobre-níquel 90/10 o los tubos de acero al carbono recubiertos de epoxi especial importados se utilizan a menudo en barcos grandes para resistir la corrosión del agua de mar y la adhesión de organismos marinos.
Tubería de baja-temperatura de un buque transportador de gas licuado
La tubería que transporta GNL 163 C debe utilizar acero inoxidable austenítico (como 304L) o acero al níquel (como acero con 9% Ni) para garantizar la tenacidad a temperaturas extremadamente bajas.
Tubería de cabina del sistema de agua de lastre.
Generalmente se utilizan tuberías de acero al carbono galvanizadas o tuberías de acero al carbono recubiertas de epoxi para equilibrar el costo y la demanda de resistencia a la corrosión del agua de mar.
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