Марки высокопрочных сталей созданные после Второй Мировой войны для ВМС США и отечественного ВМФ
Источник: "High Strength Low Alloy Steels in Naval Construction", "Journal of Ship Production", Vol. 2, No. 3, Aug. 1986, pp. 145-162
В Таблице 2 масса в тоннах сталей разных марок использовавшихся для строительства кораблей тех или иных классов. К примеру для постройки авианосца типа "Нимиц" требовалось 1496 коротких тонн (одна короткая тонна - 907,18474 кг) стали типа HY-80, 21527 коротких тонн стали HY-100, примерно 22370 коротких тонн сталей HTS (предел текучести до 355 Н/мм2) и MS.
В Таблице 3 оценка потребной массы (в коротких тоннах) сталей разных типов по толщинам (в дюймах) необходимой для строительства кораблей ВМС США по десятилетиям.
Стоит отметить что стали типов HY-80 и HY-100, сменившие в американском кораблестроении сталь STS, можно по характеристикам отнести к разряду конструкционных броневых сталей. Таким образом при строительстве корпус американского авианосца типа "Нимиц" использовалось чуть меньше 21 тыс. тонн (метрических) броневой стали.
Конструкционными аналогами американских сталей HY-80 и HY-100 оказались высокопрочные конструкционные стали марок АК-25 (предел текучести 588 Н/мм2) и АК-27 (предел текучести 510 Н/мм2) применявшиеся с конца 50-х для строительства прочных корпусов отечественных подводных лодок (АК-25) и корпусных конструкций боевых кораблей ВМФ СССР (АК-25, АК-27).
И.В. Горынин "Металл для корабля":
"...В 1954 г. была создана первая корпусная сталь АК-25 и ее модификация с пределом текучести 600 Н/мм для строительства первой отечественной АПЛ в 1956 г. В США строительство первой АПЛ "Наутилус" было начато несколько ранее, но из стали с пределом текучести 350 Н/мм2. Строительство АПЛ из стали НY-80, близкой по прочности к нашей стали АК-25, было осуществлено в США только в 1959 г. При этом американская сталь существенно уступает нашей по свариваемости, требует предварительного и сопутствующего подогревов свариваемых кромок до 120-180°С, в то время как сталь АК-25 сваривается при обычных температурах. В короткие сроки сталь АК-25 была освоена на десятках металлургических заводов страны в виде листового, сортового, профильного проката, поковок, отливок. Общий объем ее производства составил около 2.5 млн. т. Сталь АК-25 оказалась прекрасным материалом не только для корпусов АПЛ первого поколения, но и для надводных авианесущих кораблей, в том числе крейсера "Варяг", с уникальной конструктивной защитой от всех видов зарубежного противокорабельного оружия. В последующем обстановка вынуждала создавать АПЛ с большой глубиной погружения. Концепция проектирования АПЛ связывает глубину погружения с удельной прочностью применяемых корпусных материалов. В этой связи перед институтом была поставлена задача разработать материалы с пределом текучести до 1200 Н/мм2. Это потребовало еще более широкого участия научных организаций в процессе создания передовых наукоемких технологий, технического перевооружения металлургических и судостроительных производств. Были получены новые стали с пределом текучести в 1.5-2 раза выше пределов текучести сталей АК-25 и НY-80, удалось обеспечить высокие пластичность, вязкость, взрывостойкость при практически такой же хорошей свариваемости. Из новых сталей построены серии новых АПЛ. По прочности (как в период разработки, так и в настоящее время) отечественные стали существенно превосходят стали США и других стран. По свариваемости наши стали также превосходят зарубежные аналоги. При этом следует отметить, что отечественные стали допускают сварку без подогрева при пределе текучести до 686 Н/мм2 и только при большей прочности требуются либо предварительная просушка кромок при 40-50°С, либо при большой толщине листа подогрев до 80-120°С, в то время как американская сталь НY-80 с пределом текучести 560 Н/мм2 нуждается в подогреве до 180°С..."
Для прочных корпусов отечественных атомных ПЛ второго поколения была использована конструкционная сталь АК-29, атомных ПЛ третьего поколения сталь АК-32 (предел текучести 980 Н/мм2), АК-33 (предел текучести 784 Н/мм2), АК-35, АК-36, АБ-2.
В американском кораблестроении в вопросе применения высокопрочных сталей сегодня наблюдается определённый откат назад. Капитан 3 ранга Б. Лодочкин "Выполнение программы строительства ПЛА типа "Виргиния" ВМС США":
"...Наравне с мерами, направленными на удешевление субмарин и сокращение сроков их строительства, проводятся мероприятия, нацеленные на повышение их тактико-технических характеристик. При этом в некоторых случаях приходиться идти на разумный компромисс. Например, корпус ПЛА типа "Виргиния" выполнен из стали марки HY-80 вместо HY-100, как у ПЛА типа "Сивулф". Это снизило стоимость лодки, но в то же время уменьшило ее глубину погружения..."
При этом в последние десятилетия американские кораблестроители начали внедрение новых марок сталей HSLA-80 (заменяет сталь HY-80) и HSLA-100 (заменяет сталь HY-100) при строительстве надводных кораблей. Основное преимущество HSLA-80 и HSLA-100, это улучшение свариваемости в сравнении со сталями HY-80 и HY-100, обеспечивающее снижение трудоёмкости строительства. "Implementation of HLSA-100 Steel in Aircraft Carrier Construction - CVN 77":
"...High Strength Low Alloy (HSLA)-l00 steel was developed to be less sensitive to hydrogen embrittlement than High Yield (HY)-1OO steel. The primary benefits sought through the use of this new steel were savings in energy, labor, and scheduling that would result from reduced preheat for welding. This paper reviews the overall efforts required to implement the use of HSLA-1OO steel during CVN 74 aircraft carrier construction. It discusses the engineering and design effort required to incorporate a new material on a vessel midway through construction. Also included is a discussion of the development of an implementation plan which ensures successful welding procedure qualification, production welding, and inspection of HSLA-1OO welds..."
Список упомянутых высокопрочных сталей со значением предела текучести:
Полезная ссылка: Шемендюк Г.П., Петрович Ч.Ч. "Проектирование корпусов подводных лодок. Учебное пособие"
В Таблице 2 масса в тоннах сталей разных марок использовавшихся для строительства кораблей тех или иных классов. К примеру для постройки авианосца типа "Нимиц" требовалось 1496 коротких тонн (одна короткая тонна - 907,18474 кг) стали типа HY-80, 21527 коротких тонн стали HY-100, примерно 22370 коротких тонн сталей HTS (предел текучести до 355 Н/мм2) и MS.
В Таблице 3 оценка потребной массы (в коротких тоннах) сталей разных типов по толщинам (в дюймах) необходимой для строительства кораблей ВМС США по десятилетиям.
Стоит отметить что стали типов HY-80 и HY-100, сменившие в американском кораблестроении сталь STS, можно по характеристикам отнести к разряду конструкционных броневых сталей. Таким образом при строительстве корпус американского авианосца типа "Нимиц" использовалось чуть меньше 21 тыс. тонн (метрических) броневой стали.
Конструкционными аналогами американских сталей HY-80 и HY-100 оказались высокопрочные конструкционные стали марок АК-25 (предел текучести 588 Н/мм2) и АК-27 (предел текучести 510 Н/мм2) применявшиеся с конца 50-х для строительства прочных корпусов отечественных подводных лодок (АК-25) и корпусных конструкций боевых кораблей ВМФ СССР (АК-25, АК-27).
И.В. Горынин "Металл для корабля":
"...В 1954 г. была создана первая корпусная сталь АК-25 и ее модификация с пределом текучести 600 Н/мм для строительства первой отечественной АПЛ в 1956 г. В США строительство первой АПЛ "Наутилус" было начато несколько ранее, но из стали с пределом текучести 350 Н/мм2. Строительство АПЛ из стали НY-80, близкой по прочности к нашей стали АК-25, было осуществлено в США только в 1959 г. При этом американская сталь существенно уступает нашей по свариваемости, требует предварительного и сопутствующего подогревов свариваемых кромок до 120-180°С, в то время как сталь АК-25 сваривается при обычных температурах. В короткие сроки сталь АК-25 была освоена на десятках металлургических заводов страны в виде листового, сортового, профильного проката, поковок, отливок. Общий объем ее производства составил около 2.5 млн. т. Сталь АК-25 оказалась прекрасным материалом не только для корпусов АПЛ первого поколения, но и для надводных авианесущих кораблей, в том числе крейсера "Варяг", с уникальной конструктивной защитой от всех видов зарубежного противокорабельного оружия. В последующем обстановка вынуждала создавать АПЛ с большой глубиной погружения. Концепция проектирования АПЛ связывает глубину погружения с удельной прочностью применяемых корпусных материалов. В этой связи перед институтом была поставлена задача разработать материалы с пределом текучести до 1200 Н/мм2. Это потребовало еще более широкого участия научных организаций в процессе создания передовых наукоемких технологий, технического перевооружения металлургических и судостроительных производств. Были получены новые стали с пределом текучести в 1.5-2 раза выше пределов текучести сталей АК-25 и НY-80, удалось обеспечить высокие пластичность, вязкость, взрывостойкость при практически такой же хорошей свариваемости. Из новых сталей построены серии новых АПЛ. По прочности (как в период разработки, так и в настоящее время) отечественные стали существенно превосходят стали США и других стран. По свариваемости наши стали также превосходят зарубежные аналоги. При этом следует отметить, что отечественные стали допускают сварку без подогрева при пределе текучести до 686 Н/мм2 и только при большей прочности требуются либо предварительная просушка кромок при 40-50°С, либо при большой толщине листа подогрев до 80-120°С, в то время как американская сталь НY-80 с пределом текучести 560 Н/мм2 нуждается в подогреве до 180°С..."
Для прочных корпусов отечественных атомных ПЛ второго поколения была использована конструкционная сталь АК-29, атомных ПЛ третьего поколения сталь АК-32 (предел текучести 980 Н/мм2), АК-33 (предел текучести 784 Н/мм2), АК-35, АК-36, АБ-2.
В американском кораблестроении в вопросе применения высокопрочных сталей сегодня наблюдается определённый откат назад. Капитан 3 ранга Б. Лодочкин "Выполнение программы строительства ПЛА типа "Виргиния" ВМС США":
"...Наравне с мерами, направленными на удешевление субмарин и сокращение сроков их строительства, проводятся мероприятия, нацеленные на повышение их тактико-технических характеристик. При этом в некоторых случаях приходиться идти на разумный компромисс. Например, корпус ПЛА типа "Виргиния" выполнен из стали марки HY-80 вместо HY-100, как у ПЛА типа "Сивулф". Это снизило стоимость лодки, но в то же время уменьшило ее глубину погружения..."
При этом в последние десятилетия американские кораблестроители начали внедрение новых марок сталей HSLA-80 (заменяет сталь HY-80) и HSLA-100 (заменяет сталь HY-100) при строительстве надводных кораблей. Основное преимущество HSLA-80 и HSLA-100, это улучшение свариваемости в сравнении со сталями HY-80 и HY-100, обеспечивающее снижение трудоёмкости строительства. "Implementation of HLSA-100 Steel in Aircraft Carrier Construction - CVN 77":
"...High Strength Low Alloy (HSLA)-l00 steel was developed to be less sensitive to hydrogen embrittlement than High Yield (HY)-1OO steel. The primary benefits sought through the use of this new steel were savings in energy, labor, and scheduling that would result from reduced preheat for welding. This paper reviews the overall efforts required to implement the use of HSLA-1OO steel during CVN 74 aircraft carrier construction. It discusses the engineering and design effort required to incorporate a new material on a vessel midway through construction. Also included is a discussion of the development of an implementation plan which ensures successful welding procedure qualification, production welding, and inspection of HSLA-1OO welds..."
Список упомянутых высокопрочных сталей со значением предела текучести:
- АК-27 510 МПа (52 кгс/мм2) - ТАКР пр. 1143.Х корпусные конструкции (толщины листов свыше 35 мм)
- HY-80 (замена в надводном кораблестроении, сталь HSLA-80) 550 МПа
- АК-25 588 МПа ( 60 кгс/мм2) - год разработки 1954-й, АПЛ первого поколения, ТАКР пр. 1143.Х конструкции корпуса и нижние ярусы надстройки (толщины до 30 мм)
- АК-28 (модификация АК-25) 600 МПа, корпуса ледоколов "Ленин", "Арктика", "Сибирь", "Россия" и т.д.
- АК-29 637 МПа (65 кгс/мм2) - год разработки 1959-й, АПЛ второго поколения
- HY-100 (замена в надводном кораблестроении, сталь HSLA-100) 690 МП - год разработки 1962-й
- АК-33 785 МПа (80 кгс/мм2) - год разработки не позднее 1972-го, АПЛ третьего поколения (пр. 949, 949А)
- HY-130 900 МПа
- АК-32 980 МПа (100 кгс/мм2) - год разработки не позднее 1972-го, АПЛ третьего поколения (пр. 971)
- АК-34 1177 МПа (120 кгс/мм2) - год разработки не позднее 1974-го, глубоководные аппараты
- АК-30
- АК-35
- АК-36
- АБ-2 - корпус ДЭПЛ пр. 677
Полезная ссылка: Шемендюк Г.П., Петрович Ч.Ч. "Проектирование корпусов подводных лодок. Учебное пособие"