Barra plana de aluminio marino 5083 para diseño de plataformas marinas
La barra plana de aluminio marino 5083 ofrece alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y excelente soldabilidad, lo que la convierte en la opción de material preferida para el diseño de plataformas marinas, estructuras superiores, pasarelas, soportes y componentes críticos de soporte de carga en entornos marinos hostiles.
La barra plana de aluminio marino 5083 es una aleación con alto contenido de magnesio, no tratable térmicamente, diseñada para funcionar en condiciones exigentes de agua salada. Combina resistencia estructural con una excelente resistencia a la corrosión del agua de mar, lo que lo hace especialmente adecuado para plataformas marinas, FPSO, plataformas autoelevables, marcos de soporte submarinos y proyectos de ingeniería costera.
En comparación con el acero al carbono, la barra plana 5083 ofrece baja densidad, alta resistencia específica y resistencia natural a la corrosión, lo que reduce la necesidad de revestimientos protectores pesados y reduce los costos generales del ciclo de vida. Su excelente soldabilidad garantiza una fabricación confiable de estructuras marinas complejas, desde marcos primarios hasta piezas de equipamiento secundarias.
Características y ventajas
- Alta resistencia al agua salada y a la corrosión inducida por cloruros.
- Buen rendimiento y resistencia a la tracción con un peso relativamente bajo.
- Excelente soldabilidad con procesos de soldadura marinos comunes
- Rendimiento estable a bajas temperaturas (capacidad criogénica)
- Buena conformabilidad para doblar, mecanizar y perfilar.
- No magnético y antichispas, adecuado para entornos sensibles
Aplicaciones típicas en alta mar
A continuación se detallan los usos marinos y marinos comunes de la barra plana de aluminio marino 5083:
- Estructuras superiores de plataformas marinas
- Pasarelas, pasamanos, escaleras y plataformas de mantenimiento.
- Bandejas de cables, soportes para tuberías y soportes para servicios públicos
- Marcos de protección de contrahuellas y estructuras de soporte submarino.
- Bastidores de patines, bases de equipos y bastidores de alojamiento.
- Estructuras de aterrizaje para embarcaciones y elementos de conexión de defensas.
- Tiras de refuerzo y refuerzos para cubiertas.
Composición química del aluminio marino 5083
Composición química típica de la aleación 5083 (fracción de masa,%):
| Elemento | Y | fe | Cu | Minnesota | magnesio | cr | zinc | De | Otros (cada uno) | Otros (total) | Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rango | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 | ≤ 0,10 | 0,40–1,00 | 4,0–4,9 | 0,05–0,25 | ≤ 0,25 | ≤ 0,15 | ≤ 0,05 | ≤ 0,15 | Balance |
El contenido relativamente alto de magnesio es responsable de la fuerte combinación de resistencia y resistencia a la corrosión de la aleación en el servicio marítimo. Las adiciones controladas de manganeso y cromo ayudan a refinar la estructura del grano y mejorar la tenacidad y el rendimiento frente a la corrosión bajo tensión.
Temperamento común para uso en alta mar
5083 es una aleación no tratable térmicamente reforzada mediante endurecimiento por trabajo y control de deformación. Los temperamentos más comunes para el diseño de plataformas marinas son:
| Temperamento | Descripción | Uso típico en alta mar |
|---|---|---|
| oh | Totalmente recocido, resistencia más baja | Conformado apretado, doblado complejo, componentes que necesitan alta ductilidad |
| H111 | Ligeramente endurecido | Perfiles estructurales generales, conformado moderado, marcos soldados. |
| H112 | Control mínimo tal como está fabricado | Secciones pesadas, piezas mecanizadas, miembros estructurales simples. |
| H116 | Endurecido por deformación, corrosión mejorada | Cascos marinos, estructuras de zonas de salpicaduras, ambientes de alta corrosión. |
| H321 | Endurecido por deformación y estabilizado | Estructuras soldadas sensibles a tensiones, plataformas marinas, refuerzos |
Para aplicaciones de carga en alta mar, con frecuencia se seleccionan H116 y H321 porque ofrecen un equilibrio confiable de resistencia, resistencia a la corrosión bajo tensión y estabilidad dimensional después de la soldadura.
Propiedades mecánicas (valores típicos)
Propiedades mecánicas típicas a temperatura ambiente para la barra plana 5083 utilizada en aplicaciones marinas (los valores pueden variar según el espesor, la forma del producto y la especificación exacta):
| Temperamento | Resistencia a la tracción Rm (MPa) | Límite elástico Rp0.2 (MPa) | Elongación A50 (%) | Dureza Brinell HBW | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| oh | 215–285 | ≥ 75 | 18–28 | ~ 60 | Muy dúctil, baja resistencia. |
| H111 | 270–345 | ≥ 115 | 12-20 | ~ 75 | Buena conformabilidad y soldabilidad. |
| H116 | 275–350 | ≥ 125 | 10-16 | ~ 80 | Grado marino, resistencia SCC mejorada |
| H321 | 275–350 | ≥ 125 | 10-16 | ~ 80 | Temperamento estabilizado, buen alivio del estrés. |
puntos de rendimiento:
- La resistencia es significativamente mayor que la de las aleaciones 5xxx con menor contenido de magnesio.
- El alargamiento sigue siendo lo suficientemente alto para formar y doblar sin agrietarse.
- La reducción de la resistencia en la zona afectada por el calor (HAZ) después de la soldadura es moderada y predecible, lo que permite un diseño estructural seguro.
Dimensiones y tolerancias típicas de barras planas
Rangos de producción típicos para la barra plana de aluminio marino 5083 (tamaños personalizados disponibles):
| Parámetro | Rango típico |
|---|---|
| Espesor (t) | 6 – 100 milímetros |
| Ancho (b) | 20 – 400 milímetros |
| Longitud (L) | 2.000 – 12.000 mm (corte a medida bajo pedido) |
| Tolerancia de espesor | ± 0,2 – ± 0,8 mm (dependiendo del espesor) |
| Tolerancia de ancho | ± 0,5 – ± 2,0 mm (dependiendo del ancho) |
| Llanura | Normalmente ≤ 2–5 mm/m (según las especificaciones del cliente) |
| Condición del borde | Borde fresado, desbarbado o mecanizado |
La planitud y las tolerancias dimensionales son fundamentales para que las plataformas marinas garanticen una alineación adecuada, una transferencia uniforme de carga y una reducción del trabajo repetido en el sitio. Se pueden acordar tolerancias personalizadas en función de las especificaciones del proyecto, como ISO, EN o normas de sociedad de clases.
Propiedades físicas y térmicas
Propiedades físicas relevantes para los ingenieros offshore:
| Propiedad | Valor típico | Pertinencia |
|---|---|---|
| Densidad | ~ 2,65 g/cm³ | Aproximadamente un tercio de la densidad del acero. |
| Rango de fusión | 570 – 640°C | Guías de fabricación y consideraciones de seguridad contra incendios. |
| Módulo de elasticidad (E) | ~ 70 GPa | Se utiliza para cálculos de deflexión y vibración. |
| Coeficiente de expansión térmica | 23,6 × 10⁻⁶ /K (20–100 °C) | Importante para el diseño de juntas, sistemas de materiales mixtos. |
| Conductividad térmica | ~ 120–130 W/m·K | Ayuda a la disipación del calor y al comportamiento de soldadura. |
| Conductividad eléctrica | ~ 28–32 % SIGC | Antichispas, adecuado para zonas peligrosas |
Resistencia a la corrosión en ambientes marinos
5083 es reconocida como una de las aleaciones de aluminio más resistentes a la corrosión para servicio en agua de mar, especialmente en las siguientes zonas:
| Zona Marina | Rendimiento de la barra plana 5083 |
|---|---|
| Atmosférico / superior | Excelente; picaduras mínimas cuando la superficie está limpia y drenada |
| Zonas de salpicaduras y mareas | Muy bien; Temperamento H116/H321 especialmente optimizado |
| sumergido en agua de mar | Muy bien; El diseño adecuado evita condiciones de grietas. |
| Atmósfera industrial/marina | Excelente, con bajos requisitos de mantenimiento. |
Características que mejoran la resistencia a la corrosión:
- Magnesio como principal elemento de aleación (sin adiciones de cobre que promuevan el ataque galvánico en el agua de mar).
- Capa de óxido pasiva estable que se renueva automáticamente cuando se daña.
- Buena resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en estados apropiados (H116, H321).
Para estructuras marinas de metales mixtos, el aislamiento adecuado del acero al carbono (por ejemplo, juntas no conductoras, revestimientos y diseño de juntas adecuado) prolonga aún más la vida útil.
Soldabilidad y fabricación
La barra plana de aluminio marino 5083 está optimizada para estructuras marinas soldadas:
| Aspecto | Detalle |
|---|---|
| Métodos de soldadura | MIG y TIG son estándar; Soldadura por fricción y agitación para paneles. |
| Aleaciones de relleno | Comúnmente 5183, 5356 o 5556 para juntas con alto contenido de magnesio. |
| Comportamiento de la ZAT | Ablandamiento moderado; todavía conserva un fuerte rendimiento mecánico |
| Necesidad de precalentar | Generalmente no es necesario; evitar el aporte excesivo de calor |
| Tratamiento térmico posterior a la soldadura | No aplicable (aleación no tratable térmicamente) |
Notas de conformado y mecanizado:
- Buena capacidad de flexión en temples O y H111; Se recomiendan radios mayores en H116/H321.
- Se pueden utilizar herramientas de mecanizado estándar para aluminio; La evacuación de virutas es excelente.
- La superficie se puede suministrar con acabado laminado, granallada, anodizada o revestida según las necesidades del proyecto.
Beneficios de diseño para plataformas marinas
El uso de barras planas de aluminio marino 5083 en el diseño de plataformas marinas ofrece varias ventajas estructurales y económicas:
- Reducción de peso en comparación con el acero, lo que permite plataformas y estructuras de soporte más ligeras, peso reducido en la parte superior y ahorros potenciales en el tamaño de los cimientos o del casco.
- Menor mantenimiento debido a la resistencia intrínseca a la corrosión, lo que reduce las reparaciones de revestimiento y el tiempo de inactividad no planificado.
- Modificaciones y adaptaciones in situ más sencillas gracias a su buena soldabilidad y maquinabilidad.
- Seguridad mejorada en entornos peligrosos debido a las características antichispas y al menor riesgo de fractura frágil a bajas temperaturas.
Estándares típicos y aprobaciones de clase
La barra plana de aluminio marino 5083 se puede suministrar según una variedad de estándares marinos e internacionales, que incluyen:
| Estándar / Especificación | Alcance |
|---|---|
| EN 573 / EN 485 | Composición química y propiedades mecánicas. |
| ASTM B209/B221 | Placas, láminas y productos extruidos. |
| DNV, ABS, LR, BV, CCS | Aprobaciones de clasificación marina y offshore |
| ISO 10074/ISO 15614 | Referencias de calificación de procedimientos y soldaduras. |
Se puede proporcionar documentación específica del proyecto, como certificados de pruebas de fábrica (MTC 3.1/3.2), informes de pruebas ultrasónicas y registros de inspección dimensional.
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