Pièces moulées pour l'ingénierie marine et offshore : matériaux, produits et normes

Les pièces moulées pour l'ingénierie marine et offshore font référence aux composants moulés utilisés dans les navires, les plates-formes offshore et autres équipements d'ingénierie marine. Ces pièces moulées doivent fonctionner de manière fiable dans des environnements marins extrêmes, elles doivent donc avoir une résistance élevée, une résistance à la corrosion, une ténacité et une résistance à la fatigue.

1. Principaux produits de pièces moulées pour l'ingénierie marine et offshore

Les types de pièces moulées pour l’ingénierie marine et offshore sont variés, comprenant principalement les catégories suivantes :

(1) Composants structurels pour navires et plates-formes offshore

Composants de coque de navire : tels que les poutres de support de coque, les pales de gouvernail, les arbres d'hélice, les carters d'engrenage de gouvernail, etc.

Composants de plate-forme offshore : tels que les pièces de support de plate-forme de forage, les pieds de plate-forme, les structures de fondation, etc.

Coques et pièces de support : telles que les boîtiers de pompe, les corps de vannes, les boîtiers de boîte de vitesses, etc.

(2) Pièces d'équipement marin

Pièces de grue offshore : telles que bras de grue, plateaux tournants, engrenages et boîtiers de roulements.

Ancres et composants d'ancrage : tels que crochets d'ancrage, anneaux d'ancrage, chaînes d'ancrage, etc.

Composants de pipeline marin : tels que les supports de pipeline, les brides et les pièces de connexion.

(3) Composants du système électrique pour navires et plates-formes

Composants du moteur : tels que culasses, blocs-cylindres, pistons, vilebrequins, etc.

Engrenages et roulements : tels que les engrenages en spirale, les engrenages cycloïdaux, les sièges de roulement, etc.

(4) Autres pièces moulées spéciales pour le génie maritime

Pièces d'équipement de forage en haute mer : telles que les têtes de forage en haute mer et les pièces mécaniques d'exploitation sur les plates-formes de forage.

Pièces d'équipement d'énergie éolienne offshore : telles que les bases d'éoliennes et les structures de tours.

2. Principales exigences relatives aux matériaux en fonte utilisés dans les pièces moulées pour l'ingénierie marine et offshore

Les matériaux utilisés pour les pièces moulées d'ingénierie marine et offshore doivent répondre à des normes élevées car ces composants sont utilisés dans des environnements marins difficiles et doivent offrir une résistance élevée à la corrosion, une résistance, une ténacité et une résistance à la fatigue. Les principales exigences sont :

(1) Exigences relatives à la composition chimique

Résistance à la corrosion : pour résister à la corrosion par l'eau de mer, les pièces moulées nécessitent souvent des éléments d'alliage plus élevés tels que le chrome, le nickel, le molybdène, etc. Les matériaux courants comprennent la fonte à haute teneur en chrome, la fonte inoxydable (pour la résistance à la corrosion par l'eau de mer) et les aciers fortement alliés (par ex. , 12% d'acier chromé).

Teneur en carbone : la fonte a généralement une teneur en carbone de 2,5 % à 4,0 %. Pour la fonte inoxydable, la teneur en carbone doit être contrôlée dans une plage appropriée pour équilibrer la résistance et la résistance à la corrosion.

Éléments d'alliage : les pièces moulées peuvent nécessiter l'ajout d'éléments tels que le chrome (Cr), le nickel (Ni), le molybdène (Mo), le titane (Ti) et le vanadium (V) pour améliorer la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques, en particulier dans les environnements marins.

(2) Exigences relatives aux propriétés physiques

Résistance à la traction : En raison des conditions de travail difficiles dans l'environnement marin, les pièces moulées nécessitent généralement une résistance à la traction élevée, généralement comprise entre 350 et 600 MPa.

Dureté : les pièces moulées d'ingénierie offshore nécessitent souvent une dureté élevée pour résister à l'usure. La dureté est généralement comprise entre HB200 et 300.

Robustesse : la robustesse est essentielle, en particulier pour les composants qui doivent résister aux impacts des vagues, aux fluctuations de pression et à d'autres conditions extrêmes. Par exemple, la fonte ductile et la fonte inoxydable présentent de bonnes performances en termes de résistance aux chocs et à la fatigue.

Résistance à la corrosion : les environnements marins exposent souvent les pièces moulées à la corrosion par l'eau salée et à l'érosion par les ions chlorure, ce qui fait de la résistance à la corrosion une exigence clé. Les éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel et le molybdène contribuent à améliorer la résistance à la corrosion des pièces moulées.

(3) Exigences du processus de casting

Contrôle de la température de coulée : La température du métal en fusion doit être soigneusement contrôlée pour assurer une bonne fluidité et éviter les défauts de coulée.

Exigences sans défaut : les pièces moulées doivent être exemptes de fissures, de trous de gaz, d'inclusions de sable et d'autres défauts pour éviter toute défaillance lors d'une utilisation prolongée.

3. Normes pour les produits moulés d'ingénierie marine et offshore

Les normes applicables aux produits moulés d'ingénierie marine et offshore sont très strictes et couvrent généralement les aspects suivants :

(1) Précision dimensionnelle et qualité de surface

Précision dimensionnelle : les pièces moulées pour l'ingénierie marine nécessitent une haute précision, généralement contrôlée selon les normes internationales, telles que ISO 8062-3, GB/T 11352, etc. Les niveaux de tolérance de coulée courants sont CT7-CT9.

Qualité de la surface : les pièces moulées doivent avoir une surface lisse, exempte de défauts de coulée évidents tels que des fissures, des trous de gaz et des inclusions de sable. La rugosité de la surface doit généralement être de Ra 3,2 à 6,3 μm.

(2) Propriétés mécaniques

Résistance à la traction : selon la pièce, la résistance à la traction doit généralement être d'au moins 350 MPa, certaines pièces moulées haute performance atteignant 600 MPa ou plus.

Résistance aux chocs : les pièces moulées d'ingénierie marine et offshore nécessitent une bonne résistance aux chocs, en particulier lorsqu'elles sont utilisées à basse température ou dans des conditions de haute pression. La résistance aux chocs doit souvent être de 10 à 20 J.

Dureté : La dureté est généralement contrôlée dans la plage HB200-300, certaines pièces moulées nécessitant une dureté plus élevée, comme HB350.

(3) Résistance à la corrosion

Tests au brouillard salin : De nombreuses pièces moulées marines sont soumises à des tests au brouillard salin pour évaluer leur résistance à la corrosion dans les environnements d’eau de mer. La résistance à la corrosion des pièces moulées doit répondre à des normes spécifiques, telles que la norme ISO 9227.

Résistance aux chlorures : les pièces moulées marines doivent avoir une bonne résistance à la corrosion induite par les chlorures, car l'eau de mer contient de fortes concentrations d'ions chlorure. Les pièces moulées doivent présenter une forte résistance à ce type de corrosion.

(4) Contrôle de qualité et inspection

Tests non destructifs : les pièces moulées doivent subir des tests aux rayons X, aux ultrasons, aux particules magnétiques ou au ressuage pour garantir qu'il n'y a pas de défauts internes comme des trous de gaz ou des fissures.

Inspection dimensionnelle : des outils de mesure de haute précision, tels que des MMT (machines à mesurer tridimensionnelles), des scanners laser, etc., sont utilisés pour effectuer des inspections dimensionnelles précises.

(5) Exigences en matière de traitement thermique

Certaines pièces moulées (en particulier les pièces à haute résistance) peuvent nécessiter des processus de traitement thermique, tels que la normalisation, le recuit ou la trempe et le revenu, pour améliorer les propriétés mécaniques telles que la résistance, la ténacité et la résistance à l'usure.