در 14 آپریل سال 1912 (25 فروردین 1291) کشتی آر. ام. اس. تایتانیک به یک کوه یخ عظیم برخورد کرد و در کمتر از 3 ساعت غرق شد. از بیش از 2200 مسافر و خدمه، تنها 705 نفر زنده ماندند. بر اساس گفته ی سازنده ی کشتی حتی بدترین برخورد، کشتی می بایست دو تا سه روز در آب شناور می ماند.
هنگام برخورد کشتی با کوه یخ، بدنه ی فولادی و پرچ های آهن کار شده دچار شکست ترد شدند. از عوامل شکست ترد بدون تغییر شکل پلاستیک پیشین و با سرعت بالا، دمای پایین، سرعت بالای بارگذاری و درصد بالای سولفور است. در شب حادثه هر سه ی این عوامل وجود داشته اند، دمای آب دریا در زیر حد انجماد بوده است، کشتی با سرعت به سمت کوه یخ می رفته و فولاد بدنه ی کشتی دارای مقدار بالایی سولفور بوده است.
فولاد بدنه ی کشتی
تکه ای از بدنه ی کشتی تایتانیک که در محل پیدا شد، دارای شکست ترد بوده، همچنین کشتی خواهر تایتانیک یعنی المپیک هم در برخورد 20 دسامبر 1911 چنین شکستی از خود نشان داد. از سال 1986 به بعد با دسترسی به لاشه ی کشتی و امکان نمونه برداری بیشتر سوالات بیشتری پاسخ داده شد.
تکه ای از بدنه ی تایتانیک برای تست چارپی آماده سازی شد. در تست یک پاندول 67 پوندی (30 کیلوگرمی) با یک بازوی 2.5 فوتی (67 سانتیمتری) ضربه زد. همچنین یک نمونه ی مشابه از فولاد مدرن هم آزموده شد. این دو نمونه در حمام الکل در دمای -1 درجه سانتیگراد قرار گرفتند تا شرایط شب حادثه شبیه سازی شود. در شکل زیر مشاهده می شود که فولاد مدرن V شکل شده است ولی فولاد تایتانیک دو تکه شده است. در واقع برخورد با کوه یخ صفحات فولاد بدنه را تغییر شکل نداده بلکه شکسته است.
در شکل زیر نیز نمودارهای تست چارپی را برای فولاد تایتانیک و یک فولاد استاندارد امروزی مشابه (ASTM A36) مشاهده می شود.
آنالیز میکروساختار فولاد تایتانیک هم محتمل بودن شکست ترد کشتی را نشان می دهد. در ترکیب عناصر اکسیژن و سولفور زیاد بوده اند که نشان می دهد فولاد از نوع فولاد کم کربن نیمه کشته بوده است. میزان بالای اکسیژن دمای DBTT (دمای تبدیل شکل پذیری به شکنندگی) را افزایش می دهد. این دما برای بدنه تایتانیک 25 تا 35 درجه سانتی گراد بوده است. در حالی که برای بیشتر فولادهای مدرن این دما زیر -60 درجه سانتی گراد است.
میزان بالای سولفور موجب تردی فولاد با به همریختن ساختار دانه ای می شود. سولفور ایجاد فازهای سولفیدی کرده که به پیش روی ترک ها کمک می کند. با وجود اینکه بیشتر فولادهای مورد استفاده در کشتی سازی در دهه 1900 سولفور نسبتاً بالایی داشتند ولی سولفور فولاد تایتانیک حتی برای آن موقع هم زیاد بوده است. همچنین دانه بندی فریت بزرگ بوده و پرلیت ها هم درست بوده اند که اینها هم به چکش خواری پایین منجر می شوند.
در جدول زیر ترکیب فولاد تایتانیک، فولاد کشتی لاک گیت (ساخته شده در سال 1912) و فولاد A36 آورده شده است. مشاهده می شود که نسبت Mn به S در فولاد مورد استفاده در تایتانیک بسیار کمتر از استاندارد های مدرن است.
| C | Mn | P | S | Si | Cu | O | N | Mn/S Ratio | |
| فولاد بدنه تایتانیک | 0.21 | 0.47 | 0.045 | 0.069 | 0.017 | 0.024 | 0.013 | 0.0035 | 6.8:1 |
| فولاد لاک گیت | 0.25 | 0.52 | 0.01 | 0.03 | 0.02 | — | 0.018 | 0.0035 | 17.3:1 |
| ASTM A36 | 0.20 | 0.55 | 0.012 | 0.037 | 0.007 | 0.01 | 0.079 | 0.0032 | 14.9:1 |
پرچ ها
ضربه ی وارده به فولاد بدنه موجب شکسته شدن پرچ های اتصال صفحات، که از جنس آهن کار شده بودند، نیز شده به ویژه که برخورد با سرعت بالا (25 مایل بر ساعت) و در دمای پایین اتفاق افتاده است. پس از برخورد با توجه به ایجاد حفره و جریان آب به داخل کشتی، پرچ های خارج از ناحیه ی برخورد نیز دچار افزایش طول یا شکست شدند.
طراحی کشتی
تایتانیک ضعف طراحی هم داشت. این کشتی دارای 16 محفظه ی ضد آب بود که در برخورد، محفظه ی 6 آن شکسته شد ولی این محفظه ها فقط از سمت افقی ضد آب بودند و در خم شدن کشتی به دلیل سنگین شدن محفظه 6، آب آن به محفظه های مجاور ریخت و در نهایت کشتی به جلو خم شد و شکست. اگر دیواره های ضد آب محفظه ها چند فوت بلند تر بودند، چند ساعت غرق شدن کشتی به تعویق می افتاد و امکان نجات جان افراد وجود داشت. حتی بررسی ها نشان داده است که اگر به کل محفظه های ضد آب نبودند و آب متوازن در کشتی پخش می شد، کشتی خم نمی شد و شش ساعت بیشتر دوام می آورد که زمان کافی را برای کمک رسانی کشتی های اطراف فراهم می آورد.
البته باید توجه داشت که این حادثه بیش از صد سال قبل اتفاق افتاده و احتمالاً بسیاری از این ضعف ها در آن زمان قابل شناسایی و رفع نبوده است. ولی تجربه ی تایتانیک درس بزرگی برای مهندسان بود و استانداردهای جدیدی برای کشتی رانی تدوین شدند که البته مهمترین آنها وجود قایق نجات برای همه افراد حاضر در کشتی است. برخی اعتقاد دارند فولاد تایتانیک جز بهترین فولادهای در دسترس در آن زمان بوده و با توجه به تکنولوژی روز اشتباه متالورژیکی در کشتی رخ نداده است. امروزه بدنه ی کشتی ها بسیار توانمندتر هستند. همچنین سیستم ناوبری به آگاه شدن از یخ ها و موانع و اجتناب از آنها کمک بزرگی می کند.
منابع:
http://writing.engr.psu.edu/uer/bassett.html
https://www.tms.org/pubs/journals/jom/9801/felkins-9801.html
درود بر شما . سایت فوق العاده
نظر لطف شماست.