فولاذ DH36: الخصائص والتطبيقات الرئيسية في صناعة السفن

يعتبر الفولاذ DH36 نوعًا عالي القوة من الفولاذ الهيكلي ويستخدم بشكل أساسي في بناء السفن والتطبيقات البحرية. يقع تحت فئة الفولاذات الحديدية ذات الكربون المنخفض، والتي تم تصميمها خصيصًا لتلبية المتطلبات الصارمة للبيئة البحرية. تشمل العناصر السبائكية الأساسية في فولاذ DH36 المنغنيز والكربون والسيليكون، التي تسهم في قوتها الشاملة ومتانتها وقابلية اللحام.

نظرة شاملة

تم تصنيف فولاذ DH36 كنوع من الفولاذ الهيكلي الذي مناسب بشكل خاص لبناء السفن بفضل خصائصه الميكانيكية الممتازة ومقاومته للبيئات البحرية القاسية. يتميز الفولاذ بصلابته العالية، وقابلية الدوكيت الجيدة، ومتانته، مما يجعله مثاليًا لبناء الهيكل الخارجي والسماعات الهيكلية الأخرى للسفن.

تشمل الخصائص الأبرز لفولاذ DH36:

• قوة عالية: يتميز DH36 بقوة تحمل دنيا تبلغ 355 ميغاباسكال (51.5 كيلو باوند لكل بوصة مربعة) وقوة شد تتراوح بين 490 إلى 620 ميغاباسكال (71 إلى 90 كيلو باوند لكل بوصة مربعة).
• متانة جيدة: يحافظ على متانته حتى عند درجات حرارة منخفضة، وهو أمر حيوي للتطبيقات البحرية.
• قابلية اللحام: يمكن لحام الفولاذ بسهولة باستخدام الطرق التقليدية، وهو أمر ضروري لعمليات بناء السفن.

المزايا (الإيجابيات):
- خصائص ميكانيكية ممتازة تضمن السلامة الهيكلية تحت الأحمال الديناميكية.
- مقاومة جيدة للصدمات والإرهاق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات الإجهاد العالي.
- قابلية اللحام المواتية تتيح التصنيع والإصلاح بكفاءة.

القيود (السلبيات):
- مقاومة محدودة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك، مما يتطلب طلاءات واقية في بعض البيئات.
- غير مناسب للتطبيقات التي تتطلب مقاومة شديدة للتآكل أو أداء عند درجات حرارة عالية.

تاريخياً، لعب فولاذ DH36 دورًا حيويًا في صناعة بناء السفن، حيث وفر مادة موثوقة لبناء السفن التي يجب أن تتحمل صعوبات البحر.

أسماء بديلة، معايير، ونظائر

منظمة المعايير	التسمية/الدرجة	البلد/المنطقة المنشأ	ملاحظات/ملاحظات
ASTM	DH36	الولايات المتحدة الأمريكية	يستخدم عادة في بناء السفن
EN	S355G3	أوروبا	أقرب نظير مع اختلافات تركيبية طفيفة
JIS	SM490A	اليابان	خصائص مماثلة لكن معايير مختلفة
ISO	6300-36	دولي	معادل عام للتطبيقات الهيكلية

تسلط الجدول أعلاه الضوء على معايير ونظائر مختلفة لفولاذ DH36. من الجدير بالذكر أنه بينما يُعتبر S355G3 و SM490A غالبًا معادلين، قد يكون لديهما اختلافات طفيفة في التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية التي قد تؤثر على الأداء في تطبيقات معينة.

الخصائص الرئيسية

التكوين الكيميائي

عنصر (الرمز والاسم)	نسبة النطاق (%)
C (الكربون)	0.14 - 0.20
Mn (المنغنيز)	0.90 - 1.60
Si (السيليكون)	0.10 - 0.50
P (الفوسفور)	≤ 0.025
S (الكبريت)	≤ 0.010
Al (الألمنيوم)	≤ 0.10

تلعب العناصر السبائكية الأساسية في فولاذ DH36 أدوارًا حاسمة:
- الكربون (C): يزيد من القوة والصلابة ولكن يمكن أن يقلل من قابلية الدوكيت.
- المنغنيز (Mn): يعزز القابلية للتصلب والمتانة، مما يحسن أداء الفولاذ في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.
- السيليكون (Si): يحسن إزالة الأكسدة أثناء تصنيع الفولاذ ويساهم في القوة.

الخصائص الميكانيكية

الخاصية	الحالة/الحرارة	درجة الحرارة للاختبار	القيمة النمطية/النطاق (المتري)	القيمة النمطية/النطاق (الإمبراطوري)	المعيار المرجعي لطريقة الاختبار
قوة التحمل (0.2% انحراف)	معالجة طبيعية	درجة حرارة الغرفة	355 ميغاباسكال	51.5 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
قوة الشد	معالجة طبيعية	درجة حرارة الغرفة	490 - 620 ميغاباسكال	71 - 90 كيلو باوند لكل بوصة مربعة	ASTM E8
التمدد	معالجة طبيعية	درجة حرارة الغرفة	≥ 21%	≥ 21%	ASTM E8
تقليل المساحة	معالجة طبيعية	درجة حرارة الغرفة	≥ 30%	≥ 30%	ASTM E8
الصلابة (برينيل)	معالجة طبيعية	درجة حرارة الغرفة	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
قوة الصدمات	شربية V-notch	-20°C (-4°F)	≥ 27 جول	≥ 20 قدم-رطل	ASTM E23

تجعل الخصائص الميكانيكية لفولاذ DH36 مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة عالية ومتانة، خاصة في البيئات البحرية حيث تعتبر السلامة الهيكلية أمرًا حاسمًا.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	الحالة/درجة الحرارة	القيمة (المتري)	القيمة (الإمبراطوري)
الكثافة	درجة حرارة الغرفة	7.85 جرام/سم³	0.284 رطل/بوصة³
نقطة الانصهار	-	1420 - 1460 °C	2590 - 2660 °F
الموصلية الحرارية	درجة حرارة الغرفة	50 واط/م·ك	34.5 BTU·إنش/ساعة·قدم²·°F
الحرارة النوعية	درجة حرارة الغرفة	460 جول/كجم·ك	0.11 BTU/رطل·°F
المقاومة الكهربائية	درجة حرارة الغرفة	0.0000017 أوم·م	0.0000017 أوم·قدم

تعتبر الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل الكثافة ونقطة الانصهار هامة للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية وأحمال هيكلية. تشير الموصلية الحرارية إلى مدى قدرة المادة على تبديد الحرارة، وهو أمر حاسم في منع ارتفاع درجة الحرارة في محركات السفن.

مقاومة التآكل

العامل المسبب للتآكل	التركيز (%)	درجة الحرارة (°C/°F)	تصنيف المقاومة	ملاحظات
مياه البحر	3.5%	25°C / 77°F	عادلة	خطر التآكل
حمض الكبريتيك	10%	25°C / 77°F	ضعيفة	غير موصى بها
الكلوريدات	5%	25°C / 77°F	عادلة	عرضة للتآكل الانضغاطي

يظهر فولاذ DH36 مقاومة متوسطة للتآكل، خاصة في البيئات البحرية. بينما يعمل بشكل جيد في مياه البحر، فإنه عرضة للتآكل والانجراف في وجود الكلوريدات. مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك، يتطلب DH36 طلاءات واقية أو حماية كاثودية لتعزيز عمره في البيئات التآكلية.

مقاومة الحرارة

الخاصية/الحد	درجة الحرارة (°C)	درجة الحرارة (°F)	ملاحظات
أقصى درجة حرارة للخدمة المستمرة	250°C	482°F	مناسب للتطبيقات الهيكلية
أقصى درجة حرارة للخدمة المتقطعة	300°C	572°F	تعرض قصير المدى فقط
درجة حرارة التدرج	500°C	932°F	خطر الأكسدة بعد هذه الحرارة

عند درجات حرارة مرتفعة، يحافظ فولاذ DH36 على سلامته الهيكلية حتى حوالي 250°C (482°F). بعد ذلك، يزداد خطر الأكسدة والتدرج، مما يمكن أن يؤثر على أداء المادة في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

عملية اللحام	المعدن الملحق الموصى به (تصنيف AWS)	الغاز/الفلور الحامي النمطي	ملاحظات
SMAW	E7018	أرجون/ثاني أكسيد الكربون	يوصى بالتسخين المسبق
GMAW	ER70S-6	أرجون/ثاني أكسيد الكربون	اختراق جيد
FCAW	E71T-1	ثاني أكسيد الكربون	مناسب للأجزاء السميكة

فولاذ DH36 قابل للحام بشكل كبير، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات بناء السفن. غالبًا ما يتم التوصية بالتسخين المسبق لتقليل خطر التشقق، خاصة في الأجزاء السميكة. يمكن أن يؤثر اختيار المعدن الملحق بشكل كبير على جودة اللحام والأداء العام للهيكل.

قابلية التشغيل

معلمة التشغيل	فولاذ DH36	AISI 1212	ملاحظات/نصائح
مؤشر قابلية التشغيل النسبي	60%	100%	قابلية تشغيل معتدلة
سرعة القطع النمطية (التدوير)	30 م/دقيقة	60 م/دقيقة	استخدم أدوات حادة ووسيلة تبريد

يمتلك فولاذ DH36 قابلية تشغيل معتدلة، والتي يمكن تحسينها بواسطة أدوات مناسبة وظروف قطع مناسبة. من الضروري استخدام أدوات حادة وتبريد كافٍ لتجنب تصلب العمل وتآكل الأدوات.

قابلية التشكيل

يظهر فولاذ DH36 قابلية تشكيل جيدة، مما يسمح بعمليات التشكيل الباردة والساخنة. يمكن انحناء المادة وتشكيلها دون خطر كبير من التشقق، على الرغم من ضرورة توخي الحذر لتجنب تصلب العمل المفرط. يجب تحديد أنصاف أقطار الانحناء النموذجية بناءً على سمك المادة وعملية التشكيل المحددة المستخدمة.

معالجة الحرارة

عملية المعالجة	نطاق درجة الحرارة (°C/°F)	الوقت النمطي للانغماس	طريقة التبريد	الغرض الأساسي / النتيجة المتوقعة
التطبيع	900 - 950 °C / 1652 - 1742 °F	1 - 2 ساعة	هواء	تحسين بنية الحبة
التبريد	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 ساعة	ماء/زيت	زيادة الصلابة
التخمير	500 - 600 °C / 932 - 1112 °F	1 ساعة	هواء	تقليل هشاشة

تعتبر عمليات معالجة الحرارة مثل التطبيع، والتبريد، والتخمير حاسمة لتحسين الخصائص الميكانيكية لفولاذ DH36. يقوم التطبيع بتحسين بنية الحبة، بينما يزيد التبريد من الصلابة. يعد التخمير ضروريًا لتقليل الهشاشة وتعزيز المتانة، خاصة للتطبيقات المعرضة للأحمال الديناميكية.

التطبيقات النموذجية والاستخدامات النهائية

الصناعة/القطاع	مثال على تطبيق محدد	الخصائص الرئيسية للفولاذ المستخدمة في هذا التطبيق	سبب الاختيار
بناء السفن	سفن الشحن	قوة عالية، متانة، قابلية للحام	السلامة الهيكلية تحت الأحمال الديناميكية
الهياكل البحرية	منصات النفط	مقاومة للتآكل، قوة	التحمل في البيئات القاسية
الهندسة البحرية	الغواصات	مرونة في درجات الحرارة المنخفضة، قابلية اللحام	الأمان والأداء الهيكلي

تشمل التطبيقات الأخرى لفولاذ DH36:
- السفن البحرية: يستخدم في بناء أنواع مختلفة من السفن والقوارب.
- الهياكل العائمة: مستخدمة في المنصات والأرصفة.
- الآلات الثقيلة: تستخدم في المكونات التي تتطلب قوة عالية ومتانة.

تعود اختيار فولاذ DH36 لهذه التطبيقات أساسًا إلى خصائصه الميكانيكية الممتازة وقدرته على تحمل الظروف البحرية القاسية.

اعتبارات هامة، معايير الاختيار، وأفكار إضافية

الميزة/الخاصية	فولاذ DH36	S355G3	SM490A	ملاحظات موجزة حول الإيجابيات/السلبيات أو التبادل
قوة التحمل	355 ميغاباسكال	355 ميغاباسكال	345 ميغاباسكال	مستويات قوة مشابهة
مقاومة التآكل	عادلة	جيدة	عادلة	S355G3 يقدم مقاومة أفضل
قابلية اللحام	ممتازة	جيدة	جيدة	كل الدرجات قابلة للحام
قابلية التشغيل	معتدلة	جيدة	جيدة	قد تتطلب DH36 جهدًا أكبر
قابلية التشكيل	جيدة	جيدة	جيدة	كل الدرجات قابلة للتشكيل
التكلفة النسبية التقريبية	معتدلة	معتدلة	معتدلة	التكلفة متشابهة عبر الدرجات
التوفر النمطي	مرتفع	معتدل	معتدل	فولاذ DH36 متوفر على نطاق واسع

عند اختيار فولاذ DH36، تشمل الاعتبارات الجوانب الاقتصادية، والتوفر، ومتطلبات الأداء المحددة. بينما يقدم DH36 خصائص ميكانيكية ممتازة، قد لا تكون مقاومته للتآكل كافية لجميع التطبيقات، خاصةً في البيئات العالية التآكل. في مثل هذه الحالات، قد تكون الدرجات البديلة مثل S355G3 أو فولاذات ذات سبائك أعلى أكثر مناسبة.

في الختام، يعد فولاذ DH36 مادة متعددة الاستخدامات وقوية مثالية لبناء السفن والتطبيقات البحرية. إن تركيبه من القوة والمتانة وقابلية اللحام يجعله خيارًا مفضلًا، على الرغم من أنه يجب مراعاة قيوده والعوامل البيئية لضمان الأداء الأمثل.