أي درجة من صفائح الألومنيوم هي الأنسب للبيئات البحرية

فهم أنظمة سبائك صفائح الألومنيوم للاختيار الأمثل في التطبيقات البحرية

يقتضي اختيار درجة صفائح الألومنيوم المناسبة للبيئات البحرية فهم نظام ترقيم السبائك الذي يصنّف الألومنيوم وفقًا لعنصر السبيكة الرئيسي فيه. وتتكوّن سبائك السلسلة 1xxx من ألومنيوم نقي تجاريٍّ، ومحتواها من الألومنيوم لا يقل عن ٩٩ في المئة، وتتميّز بمقاومة ممتازة للتآكل، لكن قوتها الإنشائية محدودة. أما سبائك السلسلة 5xxx فهي ألومنيوم مسبوك بمعدن المغنيسيوم، وتشمل هذه المجموعة الدرجات التي يُوصى بها على نطاق واسع للتعرّض لمياه البحر. وتدمج سبائك السلسلة 6xxx بين المغنيسيوم والسيليكون لتحقيق توازن بين القوة وقابليّة التشكيل، وهي مناسبة للظروف البحرية المعتدلة، لكنها ليست الخيار الأول للتغمر المستمر في المياه المالحة. وتنتج مجموعة جاوستيل صفائح ألومنيوم ضمن هذه العائلات السبائكية بسماكات تتراوح بين ٠,٢ مم و٨,٠ مم، وبعرض يتراوح بين ٦٠٠ مم و٢٤٠٠ مم، ما يوفّر لشركات تصنيع المعدات البحرية نطاقاً واسعاً من المواصفات من مورّد واحد حاصل على شهادة أيزو ٩٠٠١.

لماذا تُعتبر صفائح الألومنيوم من الدرجة ٥٠٥٢ المعيار الصناعي القياسي للاستخدام البحري

من بين جميع الدرجات المتاحة، اكتسب لوح الألومنيوم من الدرجة 5052 سمعةً واسعةً باعتباره السبيكة البحرية المفضلة لقوارب الهياكل، ومكونات الأرصفة، والألواح الإنشائية البحرية. ويُوفِّر محتوى المغنيسيوم البالغ حوالي ٢,٥ في المئة في لوحي الألومنيوم من الدرجة 5052 مقاومةً شدّ تراوح بين ١٧٠ و٣٠٥ ميغاباسكال حسب حالة التصلب، وهي أعلى بكثير من درجات الألومنيوم النقي مع الحفاظ في الوقت نفسه على مقاومة استثنائية لتآكل مياه البحر المالحة. وتُكوِّن سبيكة 5052 طبقةً أكسيديةً مستقرةً في مياه البحر التي تُجدِّد نفسها ذاتيًّا عند الخدش، وهي خاصيةٌ لا تمتلكها الألومنيوم النقي أو سبائك السلسلة 6xxx تحت الغمر الطويل الأمد. وللمصنِّعين الذين يصنعون القوارب أو البنية التحتية البحرية التي ستبقى لسنواتٍ عديدة في تلامس مباشر مع مياه البحر، فإن لوح الألومنيوم من الدرجة 5052 بحالة التصلب H32 أو H34 يوفِّر أفضل توليفة من القابلية للتشكيل، وقابليَّة اللحام، والمتانة ضد التآكل. وتُظهر بيانات القطاع بشكلٍ ثابت أن لوح الألومنيوم من الدرجة 5052 يحافظ على سلامته الإنشائية في الخدمة البحرية لأكثر من ٢٠ سنة دون حدوث تآكلٍ موضعيٍّ ملحوظٍ عند الصيانة المناسبة.

لوحة ألومنيوم من الدرجة 1060 للتطبيقات البحرية الأقل طلبًا

لوحة ألومنيوم من الدرجة 1060، وهي تنتمي إلى سلسلة 1xxx، وتحتوي على 99.6% ألومنيوم نقي، وتوفّر أعلى مقاومة للتآكل بين الدرجات المتاحة تجاريًّا. وفي البيئات البحرية، تؤدي لوحة الألومنيوم من الدرجة 1060 أداءً جيدًا في التطبيقات الواقعة فوق خط الماء، مثل التغليف الداخلي، وقنوات التهوية، والزخارف التزيينية، حيث تكون متطلبات التحميل الإنشائي منخفضة. ويتراوح مدى مقاومة الشدّ للوحة الألومنيوم من الدرجة 1060 بين 55 و95 ميجا باسكال، ما يحدّ من استخدامها في الهياكل البحرية الحاملة للأحمال، لكنه يجعلها مثالية للتطبيقات غير الإنشائية التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل. وعندما يكون السعر عاملًا رئيسيًّا، والمكوّن لن يتعرّض لأي إجهاد ميكانيكي في مياه البحر المالحة، فإن لوحة الألومنيوم من الدرجة 1060 توفّر بديلًا اقتصاديًّا للوحة الألومنيوم من الدرجة 5052، مع توفير حماية مكافئة ضد تآكل السطح. وتوفّر مجموعة غاوستيل كلا النوعين من ألواح الألومنيوم (1060 و5052) مع وثائق كاملة تتبع المصدر، مما يمكّن المشترين في القطاع البحري من تأمين درجات متكاملة من مصدرٍ واحد.

مقارنة ألواح الألمنيوم من الدرجات 5052 و1060 و6061 بالنسبة للتعرُّض لمياه البحر

تساعد المقارنة العملية المهندسين البحريين في مطابقة درجة صفيحة الألومنيوم مع ظروف التشغيل المحددة. وتتفوق صفيحة الألومنيوم من الدرجة 5052 في تطبيقات الغمر الكامل في مياه البحر والمنطقة المعرضة لرشّ الأمواج، حيث توفر أعلى مقاومة للتآكل الناتج عن مياه البحر المالحة إلى جانب قوة هيكلية كافية لاستخدامها في صفائح هيكل السفينة وإطارات الأرصفة. أما صفيحة الألومنيوم من الدرجة 1060 فتوفر أعلى مستوى من الحماية ضد التآكل على السطح بفضل نقاوتها العالية، لكنها تفتقر إلى مقاومة الشد اللازمة للاستخدام الحامل للأحمال، وبالتالي فهي مناسبة فقط للمكونات البحرية غير الهيكلية أو الداخلية. وتوفر صفيحة الألومنيوم من الدرجة 6061 أعلى مقاومة ميكانيكية بين هذه الدرجات الثلاث، إذ تصل مقاومتها الشدّية إلى ٣١٠ ميجا باسكال عند حالة المعالجة الحرارية T6، لكن تركيبها الذي يحتوي على المغنيسيوم والسيليكون أقل مقاومةً للتصدع التآكلي (Pitting) عند التعرّض المستمر لمياه البحر المالحة مقارنةً بالدرجة 5052. وللتطبيقات البحرية التي تتطلب كلًا من القوة والتماسك الطويل الأمد مع مياه البحر المالحة، تبقى صفيحة الألومنيوم من الدرجة 5052 الخيار المتفق عليه عمومًا. أما عند الحاجة إلى قوة هيكلية في بيئات المياه العذبة أو البيئات البحرية المحمية، فيمكن أخذ صفيحة الألومنيوم من الدرجة 6061 في الاعتبار، شرط استخدام طبقات حماية مناسبة.

المعالجات السطحية واعتبارات التصنيع لألواح الألومنيوم البحرية

حتى أفضل درجة من صفائح الألومنيوم تستفيد من معالجة سطحية مناسبة قبل الاستخدام البحري. وتُكوِّن عملية التأكسد الكهربائي لصفائح الألومنيوم من النوع 5052 أو 6061 طبقة أكسيد صلبة بسماكة تتراوح بين ٢٥ و٥٠ ميكرومتر، تُكمِّل فيلم التآكل الطبيعي وتقاوم التآكل الناتج عن حركة الأمواج والتلامس مع الأرصفة. وتُستخدم عادةً صفائح الألومنيوم من النوع 1060 ذات التشطيب المصنعي (Mill-finished) دون معالجة سطحية إضافية في التطبيقات البحرية الداخلية حيث لا يُشكِّل التآكل مصدر قلق. كما أن ممارسات التصنيع تؤثر أيضًا على المتانة البحرية: فلحام صفائح الألومنيوم من النوع 5052 باستخدام سلك حشو من النوع 5356 أو 5556 يحافظ على مقاومة التآكل في منطقة الوصلة، بينما يؤدي استخدام سلك الحشو من النوع 4043 على صفائح الألومنيوم من النوع 5052 إلى خفض محتوى المغنيسيوم في منطقة اللحام، ما قد يُنشئ شريطًا عُرضة للتآكل على طول الخط اللحامي. أما التشكيل البارد لصفائح الألومنيوم من النوع 5052 في حالة التليّن H32 فلا يقلل بشكل ملحوظ من خصائص مقاومتها للتآكل، ما يجعلها متوافقة مع عمليات الثني والتشكيل بالدرفلة القياسية في أحواض بناء السفن.

اختيار وتحقق من صفيحة الألومنيوم البحرية من المورد

يتطلب شراء المشاريع البحرية التحقق الدقيق من المورِّد لضمان أن صفيحة الألومنيوم تتوافق مع مواصفات السبيكة المعلنة. وينبغي على المشترين طلب شهادات اختبار المصنع التي توثِّق النسب المئوية للتركيب الكيميائي لكل عنصر من عناصر السبيكة، مما يؤكد أن صفيحة الألومنيوم 5052 تحتوي على نسبة مغنيسيوم تتراوح بين ٢,٢٪ و٢,٨٪ وفقًا للمعيار ASTM B209 أو ما يعادله. وتوفِّر مجموعة جاوستيل (Gaosteel Group)، الحاصلة على شهادة ISO 9001 ولها خبرة تصنيع تمتد إلى ١٥ عامًا، شهادات قابلة للتتبع لكل شحنة من صفائح الألومنيوم. وبالإضافة إلى ذلك، يجب التأكد من أن رمز الحالة الحرارية (Temper Designation) المذكور في الشهادة يتطابق مع الحالة المحددة، لأن الخصائص الميكانيكية لصفيحة الألومنيوم 5052-H32 تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك الخاصة بـ 5052-O أو 5052-H34. وللتطبيقات البحرية الحرجة، يوفِّر إجراء اختبارات مستقلة من طرف ثالث على عيِّنات من دفعات صفيحة الألومنيوم لمدى مقاومتها لرش الملح وفق المعيار ASTM B117 درجةً إضافية من الثقة قبل الالتزام بأمر شراء بالجملة.

س: أي درجة من صفائح الألومنيوم تتمتع بأعلى مقاومة لتآكل مياه البحر؟

ج: صفيحة الألومنيوم من الدرجة 5052 هي الأكثر مقاومة لتآكل مياه البحر المستمر بين الدرجات المتاحة تجاريًّا. فمحتواها من المغنيسيوم، البالغ حوالي ٢,٥ في المئة، يشكّل طبقة أكسيدية ذاتية الإصلاح تمنع التآكل النقطي تحت الغمر الطويل في مياه البحر المالحة.

س: هل يمكن استخدام صفيحة الألومنيوم من الدرجة 6061 في البيئات البحرية؟

ج: يمكن استخدام صفيحة الألومنيوم من الدرجة 6061 في البيئات البحرية المحمية أو في المياه العذبة مع طبقات حماية سطحية. وهي تقدّم مقاومة هيكلية أعلى من الدرجة 5052، لكنها أقل مقاومة للتآكل النقطي الناجم عن مياه البحر المالحة، ولذلك لا يُوصى باستخدامها في الغمر المستمر في مياه البحر دون حماية سطحية إضافية.

س: ما نوع السلك الحشو الذي يجب استخدامه عند لحام صفيحة الألومنيوم من الدرجة 5052 للهياكل البحرية؟

أ: استخدم سلك لحام ألمنيوم من النوع 5356 أو 5556 عند لحام صفيحة الألمنيوم من الدرجة 5052 للاستخدام البحري. وتُحافظ هذه السبائك المستخدمة في اللحام على محتوى المغنيسيوم في منطقة اللحام وتحافظ على مقاومة التآكل. وتجنّب استخدام سلك اللحام من النوع 4043، الذي يقلل من المغنيسيوم المحلي ويؤدي إلى تشكُّل خط لحام عُرضة للتآكل.