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高性能船用钢的开发与应用

浏览次数:150;发布时间:2020-10-14 16:35

高性能船用钢的开发与应用

钢材是船舶制造的主要原材料,船体结构用钢可能超过船舶重量的60%。随着船舶工业的迅速发展,传统船用钢已经难以满足应用需求,许多新型高性能船用钢应运而生。为满足超大型集装箱船设计和建造需求,出现了47公斤级高强度止裂钢,提高了此类船型的结构安全性;为满足原油船货油舱的耐腐蚀需求,出现了耐蚀钢,降低了船舶建造和维护的成本;为满足船体高效化建造的需求,出现了大线能量钢板,实现了大合拢的一次焊接成型;为满足能源运输需求,出现了超低温用钢,最低使用温度可达-196℃;为满足结构精细施工的需求,出现了热变形抑制钢板,使得加工及焊接变形精细可控;为满足船舶结构耐疲劳的需求,出现了耐疲劳钢,显著提高结构疲劳寿命。

止裂钢

集装箱船大型化不断发展,目前,20000TEU的箱船已投入运营。超过10000TEU的船舶上部结构钢板厚度可达80mm,强度可达40公斤级,而20000TEU的箱船则需要使用47公斤级超厚钢板。大厚度和高应力会带来脆断风险,最好的解决方法是使用止裂钢。此类钢材经过特别设计,在单侧板面约1/6范围内存在1-2μm的超细晶铁素体结构,可以有效阻止裂纹在钢板上的传播,从而防止船体结构出现大规模的脆断,保障船舶安全。对于止裂性能的评价是影响止裂钢应用的重要因素,现有的夏比冲击试验对于止裂韧性评价的可靠性较差,而大型止裂韧性试验周期长、成本高,难以在止裂钢出厂检验环节实施。为此,CCS牵头国内研究院所及钢厂开展攻关,研究出了止裂钢性能的CAT评价方法,该方法目前已被IACS采纳并写入UR W31。

耐蚀钢

IMO通过了原油舱强制性防腐蚀措施的SOLAS修正案,同时采纳了涂装性能标准[IMO 决议MSC.288(87)]及替代防腐蚀措施的性能标准[IMO 决议MSC.289(87)],使得耐蚀钢成为原油舱PSPC涂装防腐蚀的唯一等效替代方法。此类耐蚀钢是特殊舱容环境下的耐蚀钢,主要应用区域为原油船货油舱,腐蚀介质主要为Cl-及SO42-。在上述环境中普通钢材很难形成连续致密的氧化膜,氧化腐蚀产物会层状剥落或出现较深的点蚀坑,威胁船舶结构安全。耐蚀钢则添加了微量的特殊元素,使钢材在原油舱环境下能形成连续的氧化膜,理论腐蚀速率不足普通钢的10%,预计可在免涂装的情况下保证25年内板厚降低不超过规范要求,同时避免出现较大的点蚀坑。由于添加耐蚀元素总量不超过1%,且无贵金属元素,此类钢板的成本增加较少,同时由于在整个营运期间免维护,与PSPC涂装防腐蚀相比具有较大的成本优势。

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