第五章　船体结构用钢材.doc

第五章　船体结构用钢材(4学时) 　　教学要求：理解CCS关于船体结构用钢的规定。　　重点：强度船体结构用钢不同牌号的性能指标。　　难点：强度船体结构用钢性能指标测定试验。　　教学内容：　　随着造船工业的不断发展,造船工业所用的材料，品种越来越多，数量越来越大。例如建造一艘16000吨级多用途集装箱货船，单船体用钢材就需要4600吨，2005年我国造船量为1200万载重吨，消耗钢材400多万吨，由此可见材料对发展造船工业的重要性。　　造船材料分为金属材料和非金属材料两大类。　　现代船舶的船体结构制造所用材料主要是一般强度船体结构用钢、高强度船体结构用钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢、复合钢板、Z向钢、铝合金、增强塑料等。根据CCS 1998年《材料与焊接》规范和2002、2004年规范修改通报要求，所有金属材料必须从力学性能(强度、塑性、硬度、蠕变)、工艺性能（弯曲、焊接性）、化学成分、脱氧方法、交货状态（热处理）等方面符合规范要求。 第一节　船体结构对其金属材料的基本要求 　　由于船舶工作条件的特殊性和复杂性，因而对制造船体结构的金属材料提出了较高的要求，大致有以下几方面： 一、良好的力学性能　　1.强度　　强度—金属材料在外力作用下抵抗断裂和变形的能力。　　2.塑性　　塑性—金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。　　3.冲击韧性　　冲击韧性—金属材料抵抗冲击载荷和脆性破坏的能力。　　4.疲劳强度　　疲劳强度—金属材料抵抗外力反复作用下的能力，即在交变载荷无限次作用下不致引起破坏的能力，以бN表示。　　5.硬度　　硬度—金属材料抵抗比它更硬物体压入表面内的能力。 二、优良的工艺性能　　所谓工艺性能是指材料对各种加工方法的适应性。在现代造船中，采用最多的金属材料加工方法是焊接与弯曲。因此，作为船体结构材料必须具有良好的焊接性和优良的承受弯曲加工的性能。 三、良好的耐腐蚀性能　　船体结构用金属材料在海水中具有较高的耐腐蚀性能，而目前的一般强度船体结构用钢和高强度船体结构用钢还不能完全满足要求，在海水中的腐蚀都比较严重，据统计碳素钢为0.1毫米/年，含镍合金钢为0.08毫米/年。因此，船舶设计时必须增放腐蚀余量，这就增加了船体自重和材料消耗。　　从耐腐蚀观点出发，奥氏体不锈钢和双相不锈钢作为造船材料是比较理想的。 四、要经济可靠　　造船材料要成本低、品种多、质量好、保证大量供应。要满足这些要求，必须立足于国内，国产材料应有良好的供应经济性，如船板厚度进级可为o.5毫米，角钢可以是不等边不等厚。也只有这样，才能保证充足的货源，满足我国造船工业的需要。 五、良好的试验性能　　船体结构用金属材料只有经过严格的、全面的性能试验，才能保证船舶的建造质量和航行安全。其试验项目包括有：拉伸试验、冲击试验、冷弯试验,脱氧、晶粒度、化学成分检验，焊接认可试验等。这些试验项目的试验条件、方法、内容和目的应根据CCS 1998年《材料与焊接》规范和2002、2004年规范修改通报要求执行。 第二节　一般强度船体结构用钢 　　内河与近海船舶（化学品船除外）的船体结构用钢材，采用一般强度船体结构用钢。根据《钢质内河船舶入级与建造规范》(2002)的规定,将一般强度船体结构用钢分为A、B、D、E四个等级。　　A级钢——要求+20℃的冲击试验性能;　　B级钢——要求0℃的冲击试验性能;　　D级钢——要求-20℃的冲击试验性能;　　E级钢——要求-40℃的冲击试验性能。　　1.对脱氧和化学成分的要求　　船体结构用钢材的脱氧方法和桶样化学成分应符合表5-1的规定。　　2.对热处理的要求　　钢材的交货状态应符合表5-2的要求。　　3.对力学性能的要求　　一般强度船体结构用钢的力学性能应符合表5-3的规定。 第三节　高强度船体结构用钢 　　高强度船体结构用钢是普通低合金高强度结构钢中一个重要钢种。随着船舶吨位不断提高,因此就提出了使用高强度船体钢的要求。世界上虽然在民船上高强度钢的使用从1 9世纪已开始，但真正获得应用的还是20世纪60年代。我国国产船舶中江南造船厂制造的“东风”号万吨船上曾较多地使用过高强度钢。1998年我国CCS规范中划分了高强度船体结构用钢的品种。高强度船体结构用钢按其最小屈服点应力划分强度级别，每一强度级别又按其冲击韧性的不同分为A、D、E、F 4级。规范规定适用于厚度不超过100mm的A32、D32、E32、A36、D36和E36等级的钢板和宽扁钢以及厚度不超过50mm的A40、D40、E40、F32、F36和F40等级的钢板和宽扁钢；规范规定还适用于上述等级的厚度不大于50mm的型钢和棒材。 一、规范对高强度船体结构用钢的要求　　规范对高强度船体结构用钢在脱氧方法与化学成