L'alluminio è diventato il materiale standard per gli scafi di imbarcazioni plananti, barche da lavoro, pilotine, catamarani e navi passeggeri per la navigazione interna perché combina un elevato rapporto resistenza-in-peso con una durata di servizio misurata in decenni. La complicazione è che l’ambiente marino penalizza rapidamente la scelta sbagliata della lega, quindi la selezione della qualità deve seguire la posizione di ciascun componente, non una singola specifica del rivestimento.
Famiglie di leghe marine: serie 5xxx e 6xxx
Due famiglie di leghe svolgono il lavoro. La serie 5xxx, legata principalmente con magnesio, offre la migliore combinazione di resistenza alla corrosione dell'acqua salata e saldabilità, motivo per cui domina lo scafo e il fasciame del fondo. La serie 6xxx, legata con magnesio e silicio, offre maggiore resistenza e migliore estrudibilità, il che la rende la scelta naturale per ponti, sovrastrutture, strutture ed estrusioni.
All'interno del gruppo 5xxx, la 5083 è diventata la lega per scafi di riferimento. Fornito più spesso nello stato H116, sviluppato specificatamente per resistere all'attacco intergranulare dell'acqua di mare, combina una buona resistenza con un eccellente comportamento di saldatura. Laddove è necessaria una maggiore resistenza alle ammaccature, il 5456 offre una maggiore quantità di entrambi, a scapito di una disciplina di saldatura più rigorosa.
Resistenza alla corrosione nel servizio con acqua salata
Il comportamento alla corrosione è controllato dalla chimica e dalla tempra. 5083 è formulato con ferro mantenuto allo 0,40% massimo e rame allo 0,10% massimo, il che limita la formazione di fasi catodiche che causano vaiolatura e attacco galvanico. Lo stato d'animo H116 stabilizza ulteriormente la microstruttura contro la sensibilizzazione durante la saldatura, quindi la piastra non sviluppa una rete anodica continua lungo i bordi di grano.
Due modalità di guasto meritano attenzione durante la progettazione piuttosto che dopo il lancio:
Corrosione galvanica su giunti metallici diversi, in particolare elementi di fissaggio in acciaio inossidabile nella struttura in alluminio. Rondelle isolanti, manicotti e sigillante sono obbligatori, non facoltativi.
Corrosione interstiziale in zone umide stagnanti come spazi di sentina, attrezzature sottocoperta e dietro staffe scarsamente drenate, dove l'accesso all'ossigeno è limitato.
I sistemi di anodizzazione e rivestimento prolungano ulteriormente la durata. Uno strato anodico da 25 µm sui componenti esposti può raddoppiare all'incirca la durata in un ambiente marino ostile, mentre le leghe 6xxx utilizzate sopra la linea di galleggiamento normalmente necessitano di un sistema epossidico per prevenire la vaiolatura.
Resistenza, spessore e selezione della lega in base alla posizione
| Posizione | Lega e tempra | Spessore tipico | Carico di snervamento tipico |
|---|---|---|---|
| Placcatura dello scafo sotto la linea di galleggiamento | 5083-H116 | 4-8 mm | Circa 228 MPa |
| Guscio laterale sopra la linea di galleggiamento | 5083-H116 o 5086-H116 | 3-6 mm | Circa 214 MPa |
| Sezioni di fondo e di prua ad alto-impatto | 5456-H116 | 6-10 mm | Circa 255 MPa |
| Travi dell'impalcato e profili strutturali | Estrusione 6061-T6 | Per profilo | Circa 276 MPa |
| Mobili e rivestimenti interni | Foglio 5052-H32 | 1,5-3mm | Circa 193 MPa |
| Profili per mobili e finiture | Estrusione 6063-T5 | Per profilo | Circa 145 MPa |
Si noti l'inversione pratica in questa tabella: la 6061-T6 ha il limite di snervamento più elevato tra le leghe elencate, ma non viene utilizzata per la placcatura dello scafo. La resistenza non è il fattore limitante sotto la linea di galleggiamento; la resistenza alla corrosione sostenuta e l'integrità della saldatura sono.
Fabbricazione, saldatura e protezione superficiale
Selezione del riempitivo: il riempitivo 5356 è standard per la saldatura dello scafo 5083 e 5086, mentre il 5556 viene utilizzato laddove è richiesta una resistenza di saldatura maggiore-.
Controllo della distorsione: l'alluminio conduce il calore circa cinque volte più velocemente dell'acciaio, quindi i cordoni dei traversi, le sequenze di saldatura bilanciate e gli irrigidimenti sono essenziali per mantenere l'equità nei pannelli di grandi dimensioni.
Superfici antiscivolo-: la piastra 5083 goffrata o con motivi viene utilizzata per le superfici calpestabili e offre presa senza rivestimento che potrebbe scheggiarsi.
Sistema di rivestimento: un primer approvato-compatibile con l'alluminio sotto l'antivegetativa sotto la linea di galleggiamento e un sistema epossidico o poliuretanico sopra di essa.
Ispezione: i controlli regolari dovrebbero concentrarsi sui punti di corrosione interstiziale, sui piedi di saldatura e sulle condizioni dell'isolamento galvanico su ogni fissaggio in acciaio inossidabile.
Costo rispetto alla durata
La lamiera-di grado marino costa in genere il 20-30% in più rispetto all'alluminio commerciale standard. Il premio viene recuperato in due modi. Innanzitutto, uno scafo di alta-qualità può essere costruito con uno spessore leggermente più sottile rispetto a un'alternativa di qualità inferiore-pur rispettando gli stessi requisiti strutturali, il che compensa parte del costo del materiale. In secondo luogo, la riparazione-correlata alla corrosione su uno scafo costruito con la qualità sbagliata è molto più costosa del premio del materiale originale e di solito avviene durante il periodo in cui la nave dovrebbe generare entrate. Per i lavori di classificazione, la piastra viene normalmente ordinata secondo ASTM B928 per prodotti marini ad alto contenuto di magnesio o secondo ASTM B209 dove si applicano tolleranze generali sulle piastre.
Domande frequenti
D: Qual è la migliore lega di alluminio per gli scafi delle barche?
5083 nella tempra H116 è la scelta consolidata per il fasciame di scafo e fondo, poiché combina un elevato contenuto di magnesio, resistenza alla corrosione dell'acqua di mare e saldabilità affidabile.. 5456-H116 viene utilizzato dove è necessaria una maggiore resistenza agli urti.
D: Perché viene utilizzato il 6061-T6 sopra la linea di galleggiamento anziché il 5083?
6061-T6 offre una maggiore resistenza allo snervamento e si estrude in profili strutturali complessi, che si adattano alle travi del ponte e all'intelaiatura della sovrastruttura. La sua prestazione anticorrosiva è sufficiente sopra l'acqua quando la superficie è rivestita.
D: Quanto dovrebbe essere spesso il rivestimento dello scafo?
4-8 mm di 5083-H116 sono tipici per scafi plananti e imbarcazioni da lavoro nella gamma di dimensioni normalmente costruite in lamiera di alluminio, con 3-6 mm sopra la linea di galleggiamento e sezioni più pesanti a prua e nelle zone di impatto.
D: Come si previene la corrosione galvanica su una barca in alluminio?
Isolando ogni raccordo in acciaio inossidabile o bronzo con rondelle isolanti, manicotti e sigillante, mantenendo i metalli diversi fuori dall'acqua stagnante e mantenendo il rivestimento e i sistemi di protezione anodica.
D: L'anodizzazione aiuta i componenti in alluminio marino?
SÌ. Uno strato anodico da 25 µm può raddoppiare all'incirca la durata dei raccordi esposti in un ambiente marino ostile, e i componenti 6xxx solitamente sono dotati anche di un rivestimento epossidico per prevenire la vaiolatura.
D: L'alluminio marino-vale il costo aggiuntivo?
La lamiera-di grado marino costa il 20-30% in più rispetto al materiale standard, ma gli spessori più sottili rimangono strutturalmente accettabili e i costi di riparazione della corrosione sono molto inferiori, quindi il premio viene normalmente recuperato nel corso della vita dell'imbarcazione.
