Bylo příčinou potopení Titaniku selhání materiálu?

H. Celar, Gymnázium Nad KavalírkouL. Kotrla, Gymnázium Plasy

T. Pachlová, Gymnázium TachovK. Vaculovičová, Gymnázium, Brno, Vídeňská 47

Obsah

• Titanik

• Výběr materiálu

• Charpyho zkouška

• Vyhodnocení

Titanik v kostce• Délka: 269,02 m• Šířka: 28,25 m• Váha: 46 328 tun• Výtlak: 52 310 tun• Kapacita: 2559 cestujících, 903 posádka• Kapacita záchranných člunů: 1178 osob!!!• Vodotěsných přepážek: 16 „s přelivem“!!!• Max. rychlost: 24 – 25 uzlů (44,4 až 46,3 km/h)• Spotřeba: 650 tun uhlí/den ručně přikládaných

Zkáza Titaniku

• 14. 4. 1912 v 23:40• náraz do ledovce s hmotností 3 až 6-krát větší• za cca 10 vteřin rozpáral bok lodi v délce cca 100 m• celková plocha trhlin: pouze 1,171 m2

• za 2 hodiny 40 minut se nepotopitelná loď potopila.• teplota vody: cca -2 °C• počet mrtvých: 1513

Pozorovaná ocel• pro naše experimenty vybraná ocel s přechodovým chováním (ČSN 11375 )

• polykrystalický materiál - zrna

• ocel = „chameleon“

• různé složení + strukturní složky = různé vlastnosti

Charpyho zkouška• zkoušení vzorků s vrubem při rázovém zatížení• měření množství absorbované energie při

porušení• některé materiály při snižení teploty „křehnou“ • přechodová křivka

Teplota [°C]

Nár

azov

á pr

áce

[J]

Pře

cho

dová

tep

lota

Křehké chování

Houževnaté chování

Naše pozorování

0

50

100

150

200

-200 -150 -100 -50 0 50 100

Teplota [°C]

Nár

azo

vá p

ráce

E [

J] E = 88,6 + 84,2 * tanh[0,04 * (T + 27,8)]

• ochlazování v alkoholové lázni chlazené kapalným dusíkem

• teplota lázně kontrolována termočlánkovým teploměrem

• naměřená přechodová křivka

• odhadujeme, že přechodová teplota zkoušené oceli má hodnotu kolem -30 °C

Lomové plochy• změna mechanismu porušení => změna vzhledu lomové plochy

Srovnání

• srovnání vlastností oceli z Titaniku a modernější oceli s označením A36

• podélné orientování x příčné orientování

• ocel A36 - vyšší hodnota vrubové houževnatosti- výrazně nižší přechodová teplota

Chyby okolo Titaniku• selhání materiálu pro stavbu plátování trupu Titaniku

• některé prvky konstrukce nevhodně navrženy

• selhání lidského faktoru

• odstranění druhé řady záchranných člunů

Poděkování a reference

Naše díky patří:

• organizátorům Fyzikálního týdne• FJFI ČVUT, zejména katedře materiálů• našemu supervizorovi ing. Radkovi Mušálkovi• a Vám všem…

• FELKINS, K.:The Royal Mail Ship Titanic:Did a Metalurgical Failure Cause a Night to Remember? JOM 50(1), 1998, p. 12-18.

• FOECKE, T.: Metallurgy of the RMS Titanic. IR 6118, NIST, 1998. • Materiálový list oceli ČSN 11375. • www.matter.org.uk.