Finslipat samarbete säkerställer isbrytarnas prestanda

Foto: Arctia

Men det räcker inte med ett starkt material. Det krävs en noggrant optimerad helhet av stål, konstruktion och byggande – i nära samarbete mellan materialleverantör och varv.

Finland har en unik kompetens inom isbrytare. Cirka 80 % av världens isbrytare är konstruerade i Finland och 60 % har byggts där. Stålet i finskbyggda isbrytare kommer till stor del från SSABs anläggning i Brahestad.

SSAB i Brahestad har lång erfarenhet av att tillverka och leverera fartygsplåt. Bland annat har de finländska isbrytarna Polaris, Kontio, Otso, Fennica och Nordica byggts av stål som är tillverkat på SSAB i Brahestad.

 
Foto: Arctia

Kyla och upprepad belastning innebär stora påfrestningar

”Konventionellt stål kan förlora sin seghet vid låga temperaturer och bli sprött. Därför måste stål som används i isbrytare behålla sin slaghållfasthet även vid extremt låga temperaturer. Dessutom måste stålet tåla kontinuerlig utmattning och mekanisk belastning”, säger Tero Rasmus, teknisk kundserviceingenjör på SSAB Europe.

”Isbrytarens konstruktion utgår från helheten: skrovets form, struktur och användningsändamål. Målet är inte bara att tåla isbelastning, utan också att säkerställa effektiv framkomlighet i is. Ur varvets perspektiv är stålets egenskaper en viktig utgångspunkt”, fortsätter försäljningsdirektör Jussi Lehtinen från Helsingfors varv.

Utöver upprepad belastning medför den marina miljön även korrosion. Materialets hållfasthet kan försämras betydligt utan rätt materialval och skydd.

Testade stål

Enbart hög hållfasthet räcker inte – stålet måste behålla sin seghet även vid mycket låga temperaturer. Dessutom måste det vara väl formbart och svetsbart. Dessa egenskaper påverkas bland annat av stålets invändiga renhet. En hög intern renhet är en av SSABs unika styrkor och säkerställer jämn kvalitet från plåt till plåt.

Fartygsstål är, tillsammans med offshorestål, några av de mest krävande produkter som utvecklas och tillverkas på SSABs anläggning i Brahestad. Särskilt stål med en sträckgräns på 420–690 MPa kräver extremt noggrann kontroll av sammansättning samt vid smältning och valsning.

Framgångsrik utveckling av avancerade fartygsstål bygger på flera faktorer: en noggrant kontrollerad tillverkningsprocess och förståelse för varvets krav. Det är en helhet där materialutveckling, produktion, testning och användning är tätt sammankopplade.

I isbrytare används klassificeringsgodkända fartygsstål som kräver tillräcklig hållfasthet, god svetsbarhet och slagseghet. Exempelvis ska det termomekaniskt valsade stålet NV E500TM ha en minsta sträckgräns på 500 MPa och testas för slagtålighet vid −40 °C. Dessutom begränsas den kemiska sammansättningen – särskilt kol, fosfor och svavel – för att säkerställa god svetsbarhet och sprickmotstånd. Tillverkning, testning och dokumentation måste följa klassningsregler, och produkterna ska ha korrekt certifiering och spårbarhet, säger produktchef Ossi Kangas på SSAB Europe.

Extremförhållanden syns i konstruktionen

”När man konstruerar en isbrytare är det avgörande att förstå hur isen påverkar fartyget,” säger Lehtinen från Helsingfors varv.

När fartyget går i is glider det inte bara genom isen, utan krossar och trycker ner den. Detta skapar både lokala stötar och mer omfattande belastningar som varierar beroende på förhållandena.
Is kan bilda vallar eller ojämna strukturer som orsakar oförutsedda belastningar på olika delar av skrovet. Konstruktionen måste därför ta hänsyn till både extrema enskilda belastningar och långvarig upprepad påverkan.

Byggandet kräver specialkompetens

”I konstruktionen optimerar man inte bara en enskild faktor. Skrovets form, struktur och material måste fungera tillsammans så att fartyget blir effektivt och säkert. Fören, som utsätts för de största krafterna, är särskilt kritisk”, fortsätter Lehtinen.

Simulering används i allt större utsträckning för att bättre förutse belastningar. Höghållfasta stål möjliggör starkare och lättare konstruktioner, men ställer också krav på tillverkningen.

Arbete med sådana material på varv kräver noggrann svetskompetens och kvalitetskontroll. Särskilt i tjocka plåtar och kritiska konstruktioner kan även små fel få stor betydelse. Även svetszonerna är centrala: de måste tåla samma förhållanden som grundmaterialet för att hela konstruktionen ska fungera enhetligt.

Samarbetet avgör slutresultatet

Både SSAB och Helsingfors varv betonar vikten av samarbete. Materialleverantören är inte bara en råvaruleverantör utan deltar i utvecklingen redan i konstruktionsfasen. Varvet bidrar med praktisk insikt om hur material fungerar i verkliga konstruktioner och driftförhållanden.

På varven handlar balansen bland annat om att förena vikt, byggbarhet, kostnader, energieffektivitet och prestanda. Slutresultatet bygger på stark kompetens och erfarenhet. Samarbetet gör det möjligt att optimera materialegenskaper och konstruktion tillsammans.

För varven kan detta innebära nya konstruktionslösningar och ännu tätare samarbete med materialleverantörer. En isbrytare i världsklass skapas genom samspelet mellan material, design och byggande – och genom förmågan att förstå både stål och is.