Barre plate en aluminium marin 5083 pour la conception de plates-formes offshore
La barre plate en aluminium marin 5083 offre une résistance élevée, une résistance exceptionnelle à la corrosion et une excellente soudabilité, ce qui en fait un choix de matériau préféré pour la conception de plates-formes offshore, les structures supérieures, les passerelles, les supports et les composants porteurs critiques dans les environnements marins difficiles.
La barre plate en aluminium marin 5083 est un alliage à haute teneur en magnésium, non traitable thermiquement, conçu pour fonctionner dans des conditions exigeantes d'eau salée. Il combine une résistance structurelle avec une résistance exceptionnelle à la corrosion de l'eau de mer, ce qui le rend particulièrement adapté aux plates-formes offshore, aux FPSO, aux plates-formes auto-élévatrices, aux cadres de support sous-marins et aux projets d'ingénierie côtière.
Par rapport à l'acier au carbone, la barre plate 5083 offre une faible densité, une résistance spécifique élevée et une résistance naturelle à la corrosion, réduisant ainsi le besoin de revêtements de protection lourds et réduisant les coûts globaux du cycle de vie. Son excellente soudabilité garantit une fabrication fiable de structures offshore complexes, des cadres primaires aux pièces d'équipement secondaires.
Caractéristiques et avantages
- Haute résistance à l'eau salée et à la corrosion induite par les chlorures
- Bon rendement et résistance à la traction pour un poids relativement faible
- Soudabilité exceptionnelle avec les procédés de soudage marins courants
- Performances stables à basses températures (capacité cryogénique)
- Bonne formabilité pour le pliage, l'usinage et le profilage
- Non magnétique et anti-étincelles, adapté aux environnements sensibles
Applications offshore typiques
Vous trouverez ci-dessous les utilisations courantes en mer et en mer de la barre plate en aluminium marin 5083 :
- Structures supérieures de plate-forme offshore
- Passerelles, rampes, escaliers et plates-formes de maintenance
- Chemins de câbles, supports de tuyaux et supports utilitaires
- Cadres de protection des colonnes montantes et structures de support sous-marines
- Châssis coulissants, bases d'équipement et châssis de boîtier
- Structures de débarquement pour bateaux et éléments de connexion de défenses
- Bandes et raidisseurs de renfort de pont
Composition chimique de l'aluminium marin 5083
Composition chimique typique de l'alliage 5083 (fraction massique, %) :
| Élément | Et | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Zn | De | Autres (chacun) | Autres (total) | Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gamme | ≤ 0,40 | ≤ 0,40 | ≤ 0,10 | 0,40 à 1,00 | 4,0 à 4,9 | 0,05 à 0,25 | ≤ 0,25 | ≤ 0,15 | ≤ 0,05 | ≤ 0,15 | Équilibre |
La teneur relativement élevée en magnésium est responsable de la forte combinaison de résistance et de résistance à la corrosion de l’alliage en service marin. Des ajouts contrôlés de manganèse et de chrome aident à affiner la structure des grains et à améliorer la ténacité et les performances contre la corrosion sous contrainte.
Tempéraments courants pour une utilisation offshore
Le 5083 est un alliage non traitable thermiquement renforcé par un écrouissage et un contrôle de déformation. Les états les plus courants pour la conception de plates-formes offshore sont :
| Caractère | Description | Utilisation offshore typique |
|---|---|---|
| Ô | Entièrement recuit, résistance la plus faible | Formage serré, pliage complexe, composants nécessitant une grande ductilité |
| H111 | Légèrement écroui | Profilés structurels généraux, formage modéré, cadres soudés |
| H112 | Tel que fabriqué, contrôle minimal | Profilés lourds, pièces usinées, éléments de structure simples |
| H116 | Corrosion améliorée et durcie sous contrainte | Coques marines, structures de zones d'éclaboussures, environnements hautement corrosifs |
| H321 | Trempé et stabilisé | Structures soudées sensibles aux contraintes, ponts offshore, raidisseurs |
Pour les applications porteuses offshore, les H116 et H321 sont fréquemment sélectionnés car ils offrent un équilibre fiable entre résistance, résistance à la corrosion sous contrainte et stabilité dimensionnelle après soudage.
Propriétés mécaniques (valeurs typiques)
Propriétés mécaniques typiques à température ambiante de la barre plate 5083 utilisée dans les applications marines (les valeurs peuvent varier en fonction de l'épaisseur, de la forme du produit et des spécifications exactes) :
| Caractère | Résistance à la traction Rm (MPa) | Limite d'élasticité Rp0,2 (MPa) | Allongement A50 (%) | Dureté Brinell HBW | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|
| Ô | 215-285 | ≥ 75 | 18-28 | ~ 60 | Très ductile, faible résistance |
| H111 | 270-345 | ≥115 | 12-20 | ~ 75 | Bonne formabilité et soudabilité |
| H116 | 275-350 | ≥125 | 10-16 | ~ 80 | Qualité marine, résistance améliorée au SCC |
| H321 | 275-350 | ≥125 | 10-16 | ~ 80 | Caractère stabilisé, bon soulagement du stress |
points de performances :
- La résistance est nettement supérieure à celle des alliages 5xxx avec une teneur plus faible en magnésium.
- L'allongement reste suffisamment élevé pour permettre un formage et un pliage sans fissuration.
- La réduction de la résistance dans la zone affectée thermiquement (ZAT) après le soudage est modérée et prévisible, permettant une conception structurelle sûre.
Dimensions et tolérances typiques des barres plates
Gammes de production typiques pour la barre plate en aluminium marine 5083 (tailles personnalisées disponibles) :
| Paramètre | Gamme typique |
|---|---|
| Épaisseur (t) | 6 – 100 mm |
| Largeur (b) | 20 – 400 millimètres |
| Longueur (L) | 2 000 – 12 000 mm (coupe à longueur sur demande) |
| Tolérance d'épaisseur | ± 0,2 – ± 0,8 mm (selon l'épaisseur) |
| Tolérance de largeur | ± 0,5 – ± 2,0 mm (selon la largeur) |
| Platitude | Généralement ≤ 2 à 5 mm/m (selon les spécifications du client) |
| État des bords | Bord fraisé, bord ébavuré ou usiné |
La planéité et les tolérances dimensionnelles sont essentielles pour les plates-formes offshore afin de garantir un alignement correct, un transfert de charge uniforme et une réduction des retouches sur site. Des tolérances personnalisées peuvent être convenues sur la base des spécifications du projet telles que les règles ISO, EN ou des sociétés de classe.
Propriétés physiques et thermiques
propriétés physiques pertinentes pour les ingénieurs offshore :
| Propriété | Valeur typique | Pertinence |
|---|---|---|
| Densité | ~ 2,65 g/cm³ | Environ un tiers de la densité de l'acier |
| Plage de fusion | 570 – 640 °C | Guide les considérations en matière de fabrication et de sécurité incendie |
| Module d'élasticité (E) | ~ 70 GPa | Utilisé pour les calculs de déflexion et de vibration |
| Coefficient de dilatation thermique | 23,6 × 10⁻⁶ /K (20-100 °C) | Important pour la conception de joints et les systèmes à matériaux mixtes |
| Conductivité thermique | ~ 120-130 W/m·K | Aide à la dissipation thermique, au comportement au soudage |
| Conductivité électrique | ~ 28–32 % SIGC | Anti-étincelles, adapté aux zones dangereuses |
Résistance à la corrosion en milieu marin
Le 5083 est reconnu comme l’un des alliages d’aluminium les plus résistants à la corrosion pour le service en eau de mer, notamment dans les zones suivantes :
| Zone Marine | Performances de la barre plate 5083 |
|---|---|
| Atmosphérique / dessus | Excellent; piqûres minimes lorsque la surface est propre et drainée |
| Zones d'éclaboussures et de marée | Très bien; Trempes H116/H321 spécialement optimisées |
| Immergé dans l'eau de mer | Très bien; une conception appropriée évite les conditions de crevasses |
| Ambiance industrielle/marine | Excellent, avec peu de besoins d'entretien |
Caractéristiques améliorant la résistance à la corrosion :
- Le magnésium comme principal élément d'alliage (pas d'ajout de cuivre favorisant l'attaque galvanique dans l'eau de mer).
- Couche d'oxyde passive stable qui s'auto-renouvelle lorsqu'elle est endommagée.
- Bonne résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte dans des états appropriés (H116, H321).
Pour les structures offshore mixtes en métaux, une isolation appropriée de l'acier au carbone (par exemple, des joints non conducteurs, des revêtements et une conception de joint appropriée) prolonge encore la durée de vie.
Soudabilité et fabrication
La barre plate en aluminium marin 5083 est optimisée pour les structures offshore soudées :
| Aspect | Détail |
|---|---|
| Méthodes de soudage | MIG et TIG sont standards ; soudage par friction malaxage pour panneaux |
| Alliages de remplissage | Généralement 5183, 5356 ou 5556 pour les joints à haute teneur en magnésium |
| Comportement de la ZAT | Ramollissement modéré ; conserve toujours de solides performances mécaniques |
| Besoin de préchauffage | Généralement non requis ; éviter un apport de chaleur excessif |
| Traitement thermique après soudage | Non applicable (alliage non traitable thermiquement) |
Notes de formage et d'usinage :
- Bonne aptitude au pliage dans les états O et H111 ; rayons plus grands recommandés dans H116/H321.
- Des outils d'usinage standard pour l'aluminium peuvent être utilisés ; chip evacuation is excellent.
- La surface peut être fournie polie, grenaillée, anodisée ou revêtue selon les besoins du projet.
Avantages de conception pour les plates-formes offshore
L'utilisation de barres plates en aluminium marin 5083 dans la conception de plates-formes offshore offre plusieurs avantages structurels et économiques :
- Réduction de poids par rapport à l'acier, permettant des ponts et des structures de support plus légers, un poids supérieur réduit et des économies potentielles dans le dimensionnement des fondations ou de la coque.
- Maintenance réduite grâce à la résistance intrinsèque à la corrosion, réduisant les réparations de revêtement et les temps d'arrêt imprévus.
- Modifications et mises à niveau plus faciles sur site grâce à une bonne soudabilité et usinabilité.
- Sécurité améliorée dans les environnements dangereux grâce à des caractéristiques anti-étincelles et un risque moindre de rupture fragile à basse température.
Normes typiques et approbations de classe
La barre plate en aluminium marine 5083 peut être fournie selon une gamme de normes internationales et marines, notamment :
| Norme/Spécification | Portée |
|---|---|
| EN 573 / EN 485 | Composition chimique et propriétés mécaniques |
| ASTMB209/B221 | Produits en plaques, feuilles et extrudés |
| DNV, ABS, LR, BV, CCS | Approbations de classification marine et offshore |
| ISO 10074 / ISO 15614 | Références de qualification de soudage et de procédures |
Une documentation spécifique au projet, telle que des certificats de tests en usine (MTC 3.1/3.2), des rapports de tests par ultrasons et des enregistrements d'inspection dimensionnelle, peut être fournie.
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