Plaque d'aluminium pour la construction navale
Les tôles d'aluminium sont devenues un matériau essentiel dans la construction navale moderne, en particulier pour les navires à grande vitesse, les ferries, les patrouilleurs, les bateaux de travail et les structures offshore. Sa combinaison de faible poids, d’excellente résistance à la corrosion et de rapport résistance/poids élevé offre aux chantiers navals une alternative puissante aux structures en acier traditionnelles.
Caractéristiques de la plaque d'aluminium marine
Léger et haute résistance
La densité de l’aluminium est environ un tiers de celle de l’acier, ce qui permet des économies de poids substantielles dans les coques et les superstructures.
| Propriété | Valeur typique* | Commentaire |
|---|---|---|
| Densité | ~2,70 g/cm³ | ≈ 35 à 40 % des aciers de navires courants |
| Résistance à la traction (5083-H116) | 270-330 MPa | Élevé pour les alliages non traitables thermiquement |
| Limite d'élasticité (5083-H116) | 125-215 MPa | Dépend de l'épaisseur et de la trempe |
| Élongation | 10 à 16 % | Bonne ductilité pour le formage |
*Les valeurs sont typiques à titre de référence uniquement.
La réduction de poids se traduit directement par une capacité de charge utile plus élevée, une consommation de carburant réduite et une stabilité ou une vitesse améliorée, en fonction des objectifs de conception du navire.
Excellente résistance à la corrosion marine
Les plaques d'aluminium de qualité marine, en particulier les séries 5xxx et 6xxx, sont conçues pour résister :
- Piqûres d’eau de mer et corrosion caverneuse
- Attaque atmosphérique et zone d'éclaboussure
- Corrosion galvanique lorsqu'elle est correctement isolée de métaux différents
L'alliage avec du magnésium et des oligo-éléments forme un film d'oxyde passif stable, minimisant l'entretien et prolongeant la durée de vie.
| Série en alliage | Élément d'alliage principal | Résistance à la corrosion dans l'eau de mer | Zone d'utilisation typique |
|---|---|---|---|
| 5xxx | Magnésium (Mg) | Très bien | Coques, ponts, réservoirs |
| 6xxx | Mg + Si | Bon (avec revêtement/anodisation) | Superstructures, intérieurs |
Bonne soudabilité et fabrication
Les plaques d'aluminium marines sont optimisées pour les méthodes de fabrication courantes des chantiers navals :
| Étape de fabrication | Pertinence | Remarques |
|---|---|---|
| Soudage MIG/TIG | Excellent pour les séries 5xxx, 6xxx | Faible tendance à la fissuration à chaud lorsque contrôlé |
| Découpe (plasma/laser) | Très bien | Bords nets, distorsion minimale |
| Formage/pliage à froid | Bonne ductilité | Grand rayon recommandé pour les tôles épaisses |
| Usinage | Bon à modéré | La formation de copeaux s'améliore avec la série 6xxx |
Les faibles besoins de préchauffage, les bains de soudure stables et les bonnes propriétés après soudage rendent les tôles d'aluminium attrayantes pour la construction modulaire et en blocs dans les chantiers navals.
Performances en matière d'incendie et de sécurité
L'aluminium ne brûle pas, mais il perd de sa résistance à des températures élevées. Les règles de conception et les lignes directrices des sociétés de classification précisent :
| Aspect | Comportement de la plaque d'aluminium |
|---|---|
| Point de fusion | ~660 °C |
| Rétention de force | Réduit au-dessus de ~200-250 °C |
| Mesures de sécurité incendie | Isolation, cloisons coupe-feu, zonage incendie |
Lorsqu'elles sont combinées avec des systèmes d'isolation appropriés, les superstructures en aluminium peuvent répondre aux exigences de l'OMI et de classe en matière de protection incendie.
Alliages d'aluminium marins courants
Les séries 5xxx (Al‑Mg) et 6xxx (Al‑Mg‑Si) dominent la construction navale.
| Alliage | Série | Exemples de conditions | Utilisation principale dans les navires |
|---|---|---|---|
| 5083 | 5xxx | O, H111, H116, H321 | Bordé de coque, fond, coque latérale |
| 5086 | 5xxx | H116, H32 | Coques, ponts, zones renforcées contre la glace |
| 5454 | 5xxx | H111, H32 | Citernes, cales, pièces sous pression |
| 5456 | 5xxx | H116, H321 | Structures de coque à haute résistance |
| 5754 | 5xxx | O, H111 | Terrasses, revêtements de sol, structures intérieures |
| 6061 | 6xxx | T4, T6 | Mâts, accastillages, composants usinés |
| 6082 | 6xxx | Tat, tat1 | Superstructures, raidisseurs, extrusions |
Composition chimique indicative (% en masse)
Les valeurs varient légèrement selon la norme (par exemple EN, ASTM, GB). Voici les plages typiques :
| Alliage | Et | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Zn | De | Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5083 | ≤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 | Équilibre |
| 5086 | ≤0,40 | ≤0,50 | ≤0,10 | 0,20-0,70 | 3,5 à 4,5 | ≤0,25 | ≤0,25 | ≤0,15 | Équilibre |
| 5454 | ≤0,25 | ≤0,40 | ≤0,10 | 0,50-1,0 | 2,4–3,0 | ≤0,20 | ≤0,25 | ≤0,20 | Équilibre |
| 5754 | ≤0,40 | ≤0,40 | ≤0,10 | 0,30-0,50 | 2,6-3,6 | ≤0,30 | ≤0,20 | ≤0,15 | Équilibre |
| 6082 | 0h70-1h30 | ≤0,50 | ≤0,10 | 0,40-1,0 | 0,60-1,2 | ≤0,25 | ≤0,20 | ≤0,10 | Équilibre |
Propriétés mécaniques et physiques typiques
Les valeurs sont indicatives des températures marines et des plages d'épaisseurs courantes.
Propriétés mécaniques
| Alliage – Trempe | Épaisseur (mm) | Résistance à la traction Rm (MPa) | Limite d'élasticité Rp0,2 (MPa) | Allongement A50 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 5083-H116 | 4-12 | 270-330 | 125-215 | 10-16 |
| 5083-H321 | 4-12 | 270-330 | 215-260 | 8-12 |
| 5086-H116 | 4-12 | 260-320 | 110-240 | 10-16 |
| 5454-H32 | 4-12 | 215-285 | 125-200 | 12-18 |
| 5754-H111 | 4-12 | 190-240 | 80-130 | 14-20 |
| 6082-Tt | 6-40 | 260-310 | 240-260 | 8 à 10 |
Propriétés physiques
| Propriété | Valeur typique |
|---|---|
| Densité | ~2,70 g/cm³ |
| Module d'élasticité | ~70 GPa |
| Coefficient de dilatation thermique | ~23 × 10⁻⁶ /K |
| Conductivité thermique | 120-180 W/(m·K) |
| Conductivité électrique | 30 à 40 % du SIGC |
Dimensions standard et formulaires de fourniture
Les plaques d'aluminium marines sont disponibles dans une large gamme de tailles pour s'adapter à différentes sections de navires et philosophies de conception.
| Paramètre | Gamme typique |
|---|---|
| Épaisseur | 3 – 100 mm (personnalisé sur demande) |
| Largeur | 1000 – 3000 mm (plaque large pour coques) |
| Longueur | 2000 – 12000 mm (panneaux longs) |
| État des surfaces | Finition usinée, grenaillée, apprêtée |
| État des bords | Bord de fraisage, bords sciés ou usinés |
| Normes | EN 485/5083 ; ASTMB209 ; Homologations DNV, ABS, LR |
Les plaques grandes et larges réduisent le nombre de cordons de soudure, améliorant ainsi l'intégrité structurelle et réduisant le temps de fabrication.
Applications dans la construction navale et offshore
Structures de coque
Les plaques d'aluminium sont largement utilisées dans les zones de coque porteuses, en particulier là où une vitesse élevée et des économies de poids sont essentielles.
| Composant de coque | Alliage / Trempe recommandé | Avantages |
|---|---|---|
| Coque latérale et placage inférieur | 5083-H116 / 5086-H116 | Haute résistance, excellente résistance à l'eau de mer |
| Zones de quille, de cale et d'échine | 5083-H321 / 5456-H116 | Résistance à la fatigue améliorée |
| Structures à traverses | 5083-H116 | Soudable, supporte les charges dynamiques |
Exemples d'applications :
- Traversiers à passagers à grande vitesse
- Navires de patrouille côtière et de sauvetage
- Bateaux-pilotes, navires de transfert d'équipage
Ponts et Superstructures
Pour les ponts, les blocs d'hébergement et les timoneries, l'aluminium offre une réduction significative du poids du côté supérieur, améliorant la stabilité et permettant aux concepteurs de surélever les superstructures ou d'ajouter des équipements sans pénaliser le centre de gravité.
| Zone | Alliage typique | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Ponts principal et supérieur | 5083, 5754 | Modèles antidérapants disponibles ; robuste |
| Panneaux de superstructure | 5083, 6082 | Rigide mais léger pour les ponts supérieurs |
| Toits et auvents | 5754, 6082 | Bonne formabilité et aspect |
Réservoirs et systèmes de chargement
Certains alliages 5xxx conviennent bien aux réservoirs, en particulier lorsque des pressions modérées et une résistance à la corrosion sont requises.
| Type de réservoir | Alliage préféré | Raisons |
|---|---|---|
| Réservoirs d'eau douce | 5083, 5454 | Nettoyabilité, résistance à la corrosion |
| Réservoirs de carburant et de service | 5083, 5454 | Compatible avec les carburants, bonne soudabilité |
| Réservoirs de ballast | 5083-H116 | Résistance à l'eau de mer, résistance structurelle |
Pour les cargaisons de produits chimiques ou de GPL/GNL, les systèmes d'alliage et de revêtement spécifiques doivent être conformes aux règles de compatibilité des cargaisons et aux exigences de classe.
Structures offshore et bateaux de travail
Dans les environnements marins offshore et industriels, les plaques d'aluminium sont utilisées là où la réduction du poids et les performances contre la corrosion améliorent l'efficacité opérationnelle.
| Structure | Rôle de la plaque d'aluminium |
|---|---|
| Catamarans et bateaux avec équipage | Coques légères pour une vitesse de transit élevée |
| Modules d'hébergement en mer | Poids supérieur réduit sur les plates-formes |
| Passerelles et héliplates-formes | Manipulation facile, charges de support réduites |
| Rampes et portes | Faible poids pour un fonctionnement fréquent |
Considérations de conception et de classification
Pour utiliser les tôles d'aluminium de manière sûre et efficace dans la construction navale, les concepteurs et les acheteurs considèrent généralement :
| Aspect conception | Considération pour la plaque d'aluminium |
|---|---|
| Règles de classement | Conformité aux normes DNV, ABS, LR, BV, CCS, etc. |
| Conception commune | Détail des soudures, efficacité des joints, performances en fatigue |
| Protection contre la corrosion | Systèmes de peinture, protection cathodique, isolation de l'acier |
| Isolation incendie | Code FTP de l'OMI, divisions de classe A, application de l'isolation |
| Fatigue et vibrations | Épaisseur des plaques, espacement des raidisseurs, séquences de soudage |
La collaboration entre les concepteurs, les chantiers navals et les fournisseurs de matériaux permet d'optimiser le choix des alliages, l'épaisseur des tôles et les méthodes de fabrication.
| Catégorie Avantage | Bénéfice en utilisation marine |
|---|---|
| Poids | Déplacement inférieur, charge utile plus élevée, meilleure vitesse |
| Résistance à la corrosion | Longue durée de vie avec une maintenance réduite |
| Fabrication | Soudable, formable, compatible avec les chantiers modernes |
| Sécurité | Incombustible; répond aux règles de classe avec isolation |
| Coût du cycle de vie | Les économies de carburant et la disponibilité compensent le coût initial des matériaux |
En sélectionnant les dimensions appropriées de l'alliage, de l'état et des tôles, les tôles d'aluminium pour la construction navale offrent une solution robuste et efficace pour une large gamme de navires, des ferries rapides et des patrouilleurs aux navires de soutien offshore et aux bateaux de travail spécialisés.
https://www.aluminumplate.net/a/aluminium-plate-for-ship-building.html
