EH36船用钢水火弯板试验及分析

EH36船用钢水火弯板试验及分析
潘正军;江泽新;马金军;陈华
【摘要】水火弯板是船舶制造过程中非常重要的热加工工艺,作者针对EH36船用钢采用水火弯板工艺进行了相关试验,并对结果进行了分析.通过试验,分析得出加热温度、加热次数、钢板的碳当量及钢板供货状态对于水火弯板后力学性能的影响.【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】4页(P95-98)
【关键词】水火弯板;船用钢板
【作者】潘正军;江泽新;马金军;陈华
【作者单位】广船国际有限公司,广东广州510250;广船国际有限公司,广东广州510250;广船国际有限公司,广东广州510250;广船国际有限公司,广东广州510250
【正文语种】中文
【中图分类】U671
本公司在经营业务中承接了冰区加强型船，水线以上部分基本上都采用了Ep6级别钢。

对于带线型的外板大都需要应用水火弯板工艺进行加工，由于之前应用的钢板级别都低于Ep6，且考虑到本船特殊的航行区域，因此对Ep6钢板采用水火弯板后的性能需要进行验证，从而为钢板的选择提供试验依据。

由于Ep6钢目前主要有正火以及TMCP两种交货状态。

正火状态钢属于传统的钢
板制造工艺，需要添加合金进行强化以及细化晶粒，其碳当量相对较高，组织以铁素体和珠光体为主，呈带状分布，如图1所示。

TMCP钢则通过加快轧制后的冷
却速度，不仅抑制晶粒的长大，且获得了高强度、高韧性所需的超细铁素体组织或者贝氏体组织，如图2所示。

从理论上分析碳当量越高，淬硬倾向越明显，高温加热并且水冷后组织性能也越差。

为了扩大钢板选择范围，本次试验分别选择了三个大型钢厂生产的三种不同交货状态、不同化学成分的钢板，相关化学成分及交货状态如表1所示，力学性能如表2所示。

(1) 试验方法。

每种编号试板切割试块各三块，每块试板尺寸为
200 mm×400 mm，钢板轧制方向与短边方向相同。

火焰加热方向与长边相同，加热位置集中在短边中心相连线两侧各25 mm，如图3所示。

针对于火工区域取圆棒拉伸试样一个以及冲击试样一组，试样长度方向及位置分别为平行于以及垂直于试板长度方向(如图4所示)。

取样时，冲击试样上表面及圆拉试样夹持端上表面距离钢板表面2 mm。

水火弯板对三种编号试板采用重复火工三次，且对B编号
试板在同一温度下补充火工一次及二次试验，每块试板的试验条件及要求如表3
所示。

备注：火工次数是指同一位置同一温度重复加热的次数，重复加热是在上一次加热冷却到室温后再次加热。

(2) 力学性能。

试验后的力学性能数据如表4所示。

由表4可知，编号A试板随着火工温度的升高，延伸率和冲击韧性急剧下降，当火工最高温度达到850℃时，
延伸率以及冲击韧性已不能满足材料本身性能要求；编号B试板随着火工温度的
升高，屈服强度以及冲击韧性明显下降，当火工温度达到750℃及以上时，屈服
强度已不满足最低要求；编号C试板并未随着火工温度升高而发生性能上的明显
变化。

(3) 金相组织。

选取A-3以及C-3的金相组织进行分析，如图5、图6所示。

A-3晶粒变粗大，而C-3晶粒基本未发生变化，与力学性能结果相吻合。

(1) 不同母材在同一火工条件下，以表4内A-3、B-3、C-3试板进行对比分析可知，碳当量越高，冲击韧性及塑性下降比率越明显，屈服及抗拉强度升高比率越高。

A-3试板冲击及延伸率已明显不能满足母材性能的最低要求，且抗拉强度已超过标准要求值，而C-3火工后各方面性能变化非常小。

(2) 同一母材在不同火工温度条件下，由表4可知，编号A试板随着火工温度的升高，延伸率和冲击韧性急剧下降，屈服强度及抗拉强度逐渐升高，当火工最高温度达到850℃时，延伸率以及冲击韧性已不能满足材料本身性能要求；编号B试板
随着火工温度的升高，屈服强度、抗拉强度以及冲击韧性逐渐降低，当火工温度达到750℃及以上时，屈服强度已不能满足最低要求；编号C试板并未随着火工温
度升高而发生性能上的明显变化。

(3) 同一母材在不同火工次数条件下，以表4内B-4、B-5、B-2试板进行对比分
析可知，第一次与第二次火工性能变化并不明显，但进行第三次火工后，冲击韧性发生明显降低，其它性能指标降低较少。

(1) 对于需要进行水火弯板的Ep6船用钢，应选择碳当量较低、采用TMCP等轧
制工艺进行晶粒细化的钢材。

(2) 对于C或者B类型的钢，水火弯板的最高加热温度可以达到850℃，加热次数可视碳当量而定；对于A类型的钢，加热次数不应超过750℃，加热次数也不宜
超过2次。

焊接工艺试验取得了DNV船级社认可，在“波维特”轮修理中，不锈钢舱体换新取得了满意效果。

通过“波维特”轮异种不锈钢间的焊接成功实践，使我们掌握了S316LN与2205
双相不锈钢间的焊接，积累了经验数据，对今后船舶建造、修理及改装结构制造及此类材料的应用提供了宝贵经验。

S316LN和2205不锈钢抗腐蚀、耐低温性能良好，但用在不同产品上要求不同，所以不能教条照搬，必须要进行焊材、焊接工艺方法选择和试验研究。

虽然S316LN和2205不锈钢焊接工艺性能优良，若异种不锈钢焊接处理不当，
仍会产生热裂纹，冲击韧性也会不理想。

异种不锈钢间焊接可能发生的质量问题，对焊工来说并不是显而易见的，故在焊接过程中需加强自检。

焊工必须认识到焊缝质量取决于是否严格地执行焊接工艺，高质量焊缝不是偶然产生的，必须依靠可靠的质量体系。

焊接操作人员应该牢记异种不锈钢的焊接特征，摒弃焊接碳钢的不良习惯，才能做好不锈钢的焊接。

[1] 船舶焊接手册编写委员会.船舶焊接手册[M].北京：国防工业出版社，1995.
[2] 张东文. S316L不锈钢与2205双相不锈钢的焊接[J].现代焊接，2009，73(1)：55-56.
[3] 刘中青，刘凯.异种金属焊接技术指南[M].北京：机械工业出版社，1997.
[4] 张其枢，堵耀庭.不锈钢的焊接[M].北京：机械工业出版社，2000.
[5] 周振丰,张文钺. 焊接冶金与金属焊接性(第2版)[M].北京：机械工业出版社，1988.
[6] 中国机械工程学会焊接学会．焊接手册[M]．北京：机械工业出版社，2009.【相关文献】
[1] IACS.REC_47 Shipbuilding and Repair Quality Standard[S]. 2013.
[2] 黄浩. 船体工艺手册[M]. 北京：国防工业出版社，2013.
[3] 吕海娜. Ep6高强度船板TMCP工艺优化[D].沈阳：东北大学，2009.
[4] 张鹏云.TMCP工艺在船板生产中的应用[J]. 宽厚板，2009，15(6)：17-19.
[5] 罗文家.钢质船舶制造中的水火弯板[J]. 武汉造船，1994(5)：24-25.
[6] 谢文良.低合金钢水火弯板[J]. 造船技术，1980(2、3).
[上接第83页]
经过以上试验，试验数值均满足试验前的预期结果，焊接工艺试验获得DNV船级社认可。