Требования к материалам

Помимо прочности поведение материала в конструкции должно определяться его долговечностью. Долговечность — способность материала выдерживать до разрушения заданное число повторных воздействий (усталостная долговечность) или определенную статическую нагрузку в течение заданного периода времени (статическая долговечность).

Причины потери работоспособности материалов при многократном или длительном нагружении разнообразны: развитие процессов усталости, развитие ползучести, абразивное изнашивание, коррозия. Эти процессы приводят к накоплению необратимых повреждений материала и его разрушению.

Особую роль в оценке долговечности играют сопротивляемость многократным нагружениям и стойкость к воздействию внешней среды. Сопротивляемость многократным знакопеременным, пульсирующим нагрузкам одного знака, или усталость, характерна прежде всего для металлических материалов. Признаками усталости металлов являются возникновение и развитие трещин, которые приводят к охрупчиванию и хрупкому излому по поверхности интенсивного трещинообразования. Показателем сопротивляемости материала подобному разрушению является предел выносливости — напряжение, при котором образец выдерживает без разрушения заданное количество циклов нагружения.

Реальная долговечность материала существенно зависит от наличия концентраторов напряжений: царапин, надрезов, горячих или холодных трещин, структурных дефектов, оставшихся после прокатки или возникших в ходе выполнения операций обработки  материала.

Проверка металлических материалов на долговечность не включается в технические условия на поставку, но при разработке нового конструкционного материала она обязательна.

На корпус судна, а следовательно, и на материалы, в нем примененные, морские вода и атмосфера оказывают значительное коррозионное воздействие. Возникновение и развитие коррозионных процессов приводят к необратимым изменениям структуры материалов, химическим превращениям на их поверхности, а при некоторых видах коррозии и во внутренних слоях материала, что вызывает, как правило, снижение показателей механической прочности и в особенности усталостной прочности. Корпусные конструкции стремятся защитить от коррозионного воздействия внешней среды и аналогичного влияния грузов, перевозимых судном. С этой целью применяют металлические и лакокрасочные покрытия (пассивная защита), установку протекторов (активная защита). При хранении металлов или целых корпусных конструкций в период постройки судна их также защищают от коррозии окрашиванием или консервируют *.

Помимо коррозии при изучении воздействия внешней среды на свойства материала следует учитывать влияние эрозии и кавитации при обтекании корпуса судна водой, гниения деревянных корпусных конструкций, обрастания корпуса. Требования к материалам, выдвигаемые в связи с подобными явлениями, рассмотрены в главах 5, 9, 11 учебника.

* Вопросы коррозии подробно изложены в книге Хоникевича А. А. «Химия и коррозия в судостроении» (Судостроение. Л., 1988), которая полностью соответствует курсу, излагаемому студентам.