基于非线性超声技术的船用钢微观裂纹表征方法研究

疲劳破坏是船舶结构的一种典型失效模式,疲劳破坏的初始阶段表现为微观裂纹的萌生与扩展,对结构的早期疲劳损伤进行监测并对损伤程度进行评价具有重要的工程意义。本文基于非线性超声技术,在结构热点区域生成疲劳微裂纹,并在裂纹表面设置非线性接触行为,研究声波与微裂纹间的相互作用关系。在此基础上分析了疲劳裂纹密度、长度以及宽度对非线性超声系数的影响。研究结果表明,在裂纹萌生和扩展阶段,疲劳微裂纹的密度增加和裂纹长度的变长,其导致非线性超声系数的增加,而裂纹宽度的增加导致非线性超声系数呈现降低的趋势,采用非线性超声技术可以有效表征结构内微裂纹的分布和扩展情况,为早期疲劳裂纹的检测提供技术手段。

基于近场动力学的船用钢受破片冲击研究

为了研究船用钢在非接触式爆炸产生破片冲击下的相关响应模式,更好地提高舰船船体抵抗破片冲击能力,基于近场动力学方法对船用钢受立方体破片冲击的工况进行研究。首先,结合近场动力学理论改进损伤数指标,建立符合船用钢材料规范的船用钢受立方体破片冲击模型;其次,对船用钢在受到不同速度和冲击方式的立方体破片冲击的工况进行物理冲击试验和近场动力学数值模拟,结合数值模拟后的优化损伤图和物理冲击试验后的失效图分析各工况下钢板的失效模式,同时选取船用钢被贯穿失效后的应力图进行各贯穿阶段应力变化分析;最后,使用无量纲法结合线性回归法分析船用钢受破片冲击的临界贯穿速度影响规律。在破片冲击方式对船用钢影响程度方面,立方体破片以棱边对船用钢冲击的工况中钢板损伤程度比以面和尖角冲击的工况分别高出44.6%和29.9%;在破片临界贯穿速度影响规律研究方面,分别得出误差率小于4%的立方体破片以棱边、面、尖角冲击钢板的极限贯穿速度经验公式,并得出在同样条件下立方体破片以棱边对船用钢冲击所需临界贯穿速度最小。采用该近场动力学方法进行破片冲击船用钢的数值模拟研究具有高适用性和准确性,在对船用钢板强度分析时应注重研究立方体破片以棱边冲击钢板的工况。

不同热输入下的船用钢激光MAG电弧复合焊接头冲击性能研究

采用激光-MAG复合焊焊接8 mm的AH36船用钢T型接头,设计了T型落锤冲击接头的试件尺寸和试验装置,通过落锤冲击试验测试了不同热输入下T型接头落锤冲击性能,同时测量了冲击时的加速度数据,观察分析了角接头的微观组织,对比分析不同热输入下热影响区宽度.研究结果表明:8 mm T型接头落锤冲击临界高度为510 mm.8 mm T型接头落锤冲击试验显示,热输入为10.26 kJ/cm时试件的冲击平均断裂能量为1813.2 J,热输入8.25 kJ/cm下试件的冲击断裂能量为2689.1 J,试件冲击断裂能量提升33%.热影响区几何参数对冲击性能影响较大,在允许的工艺参数区间热输入越小T型接头在落锤冲击中吸收的能量更多,抗冲击性能更好.

中厚度船用钢焊接技术发展现状

从电弧焊技术、埋弧焊技术、气体保护焊技术、搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术和激光焊技术等方面,对比中厚度船用钢各种焊接技术的特点和应用基础。研究发现,基于船用钢材料本身的裂纹敏感性和焊接厚度的增加,中厚度船用钢焊接技术应向激光-电弧复合焊发展,以解决现有焊接技术的焊接难点。

模拟微生物膜作用下AH32船用钢的腐蚀行为

在AH32船用钢表面制备了模拟微生物膜,对模拟微生物膜覆盖下的AH32钢在海水中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明,模拟微生物膜覆盖下AH32钢的腐蚀速率随着海水流速、温度的升高而增大,海水中NaCl浓度对腐蚀速率影响较小。膜内FeS以及膜外有机酸使AH32船用钢的腐蚀速率显著增大,基于海藻酸钠/FeS复合体系模拟生物膜的存在显著改变了AH32船用钢的腐蚀行为。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定船用钢中砷锡锑

使用2.0mL硝酸和10.0mL盐酸溶解样品,选择As 188.979nm、Sn 189.927nm、Sb 206.836nm为分析线并采用两点校正法扣除背景,建立了使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定船用钢中砷、锡和锑的分析方法。采用基体匹配法配制标准溶液系列并绘制校准曲线,方法中各元素校准曲线线性关系良好,相关系数均不小于0.999;方法中各元素的检出限不大于0.000 2%(质量分数)。按照实验方法测定低合金钢标准样品中砷、锡和锑,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)为0.38%~3.0%,测定结果与认定值相吻合;方法应用于船用钢样品中砷、锡、锑的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)不大于5%,测定结果与采用氢化物-原子荧光光谱法的测定结果一致。

450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型(英文)

应用SHPB实验技术,对450MPa级船用钢进行冲击实验研究,建立了材料的Cowper-Symonds本构模型。冲击实验发现,450MPa级船用钢的动态流动应力在变形过程中,具有二次非线性强化规律、存在强化转折点。当材料的变形小于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而增大;当材料的变形大于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而减小。文中还对Cowper-Symonds本构模型的适用范围进行了讨论。

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。首先采用25 kW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的试验,得到典型弯曲形式的船体外板(马鞍型和帆型)。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到试验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形,两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。

基于固有变形的船用钢薄板对接焊失稳变形的数值分析

以焊缝的固有变形为依据,阐明船用钢薄板对接焊失稳变形产生的内在机理。同时,以固有变形为输入参数,通过弹性有限元分析的数值模拟,预测出可能产生的失稳变形模态和变形值。最终通过4种不同的工艺方法(激光焊、瞬态热拉伸、随焊激冷和间断焊)来减小固有变形的数值,并控制薄板对接焊接头可能产生的失稳变形。

新型极地船用钢在模拟低温海水中的磨损-腐蚀耦合作用研究

分别采用正火和调质工艺对新型破冰船用低碳高强钢进行了热处理,并使用UMT-3多功能摩擦磨损试验机低温模块和摩擦电化学模块研究了其在低温模拟海水环境中不同外加电位下的磨损-腐蚀耦合行为.使用电子扫描显微镜和白光干涉显微镜对钢样的微观组织及磨痕形貌进行了表征,并对其在不同外加电位作用下的磨损-腐蚀机理进行了探讨.结果表明:两种热处理后的钢材的平均摩擦系数都随外加电位升高而降低,而磨痕深度、磨损量和腐蚀电流则随着外加电位升高而增加;钢材的开路电位随着磨损的发生逐渐负移,腐蚀电流密度增加;其中,经过正火处理的钢样磨痕表面主要出现剥落坑,而调质钢磨痕表面则主要出现了裂纹和腐蚀坑.正火钢磨损和腐蚀损失量所占比例分别为80.6%、19.4%,调质钢分别为55.1%、44.9%,两种钢材的磨损-腐蚀之间相互促进损失量ΔVW和ΔVC均为正值,证实磨损和腐蚀之间存在着相互协同作用.

10CrNi3MoV船用钢热成形的力学行为与性能研究

高强度船用钢热成形时,由于加热与淬火的交互作用,形成渐变微观结构。研究表明,渐变微观结构使得材料的硬度、强度从里到表依次降低,延展性依次增加,较平缓的冲击力水平及材料的逐层失效使结构保持较高的吸能能力;具有较小的变形抗力、塑性好、成形极限高,而且成形零件的精度和强度较高。渐变微观结构综合了各单相材料的优秀性能,适合用于承受冲击吸能的构件。

船用钢发展历史与现状分析

世界航运业的迅猛发展对船舶要求越来越高,导致各种大型船舶、特种船舶对造船材料的要求也随之不断提高。文中从近些年我国和世界主要造船国家船舶制造行业发展趋势出发,对船舶与海洋工程制造领域各种钢材的性能要求进行系统分析,并对今后一段时期内船用钢的需求量和高性能船用钢的发展前景进行了预测。

船用钢制薄板金属粉芯焊丝单面焊双面成形工艺研究

为实现船用钢制薄板单面焊双面成形高质高效的焊接,采用MAG焊接方法,使用φ(Ar)80%+φ(CO2)20%混合气体与直径1.2 mm的金属粉芯焊丝GCL-56,应用KUKA焊接机器人,研究了5 mm厚Q235B板I型坡口平位置对接单面焊双面成形的焊接过程.研究不同装配间隙工况下的焊接工艺参数优化,并与实心焊丝GML-56及药芯焊丝GFL-71单面焊双面成形进行工艺对比试验.试验结果表明:金属粉芯焊丝GCL-56单面焊双面成形对试板装配间隙的适应性强,有效试板装配间隙范围为1.8~2.5 mm;与实心焊丝GML-56和药芯焊丝GFL-71相比,其各焊接工艺参数适用范围大,焊接工艺性能好,焊接电弧稳定性高、飞溅小、烟尘少、脱渣性好,焊缝成形美观.

精炼船用钢的冲击性能分析

通过对非精炼船用钢和精炼船用钢连铸坯低倍、船用角钢低倍、金相组织和夹杂物等的分析,在常温和0℃冲击功都能达到要求,若在低温(-20℃、-40℃)非精炼船用钢很难达到要求。现采用精炼工艺,减少夹杂物,提高钢的纯净度,大大改善钢的冲击性能,在低温也可较好满足用户需求。

3种船用钢在南海海洋环境中8年的腐蚀行为

研究了３Ｃ（Ｗ ）、１６Ｍｎ、９２１ 三种钢在南海榆林海域全浸、潮差、飞溅环境中暴露８ 年的腐蚀行为。其中，９２１ 钢在飞溅区具有优良的耐蚀性，而在全浸和潮差区耐蚀性不如３Ｃ（Ｗ）钢和１６Ｍｎ 钢的。发现９２１ 钢在全浸区暴露２ 年后发生腐蚀率随时间增加而增大的“逆转”现象。

AH36船用钢开平板的组织和力学性能

AH36船板钢的生产工艺流程为120 t BOF-LF-220/250 mm坯连铸-2250 mm轧机轧制。对CSP轧制的控制和新剪切工艺生产的10～24 mm AH36船用开平板钢(/%:0.07C、0.26Si、1.24Mn、0.014P、0.006S、0.031Als、0.028Nb、≤0.290C_(eq))和传统10～24 mm AH36船用中板钢(/%:0.13C、0.28Si、1.26Mn、0.024P、0.014S、0.038A1s、0.024Nb、≤0.363C_(eq))的力学性能进行了分析和对比。结果表明,0.07%C AH36船用钢开平板的力学性能达到0.13%C传统AH36船用钢中板的力学性能指标,0.07%C AH36钢开平板韧脆性转变温度为-60℃,较传统的0.13%C AH36钢中板韧脆性转变温度-40℃低。0.07%C AH36钢比传统0.13%C AH36钢有较好的工艺性能和较高的尺寸稳定性。

09Mn Nb船用钢质量升级的研究与对策

０９ＭｎＮｂ钢是一种综合性能良好的船体结构用钢，但其冲击韧性不稳定直接影响着产品质量和质量升级。本文通过系统的测试分析和研究后指出，造成冲击韧性低的关键因素是钢水的纯净度和基体的组织结构，并给出了钢的佳值成分，提出了以优化生产技术工艺路线为主的质量升级对策。

船用钢气割原则工艺及操作要领

氧—乙炔气割工艺广泛应用于船舶制造、船舶修理的钢板、管子切割生产中,文章针对船用碳素结构钢和低合金钢气割原则工艺,介绍了气割操作要领,对从事气割管理和操作的工作人员提供了指导和参考。

船用钢板T型接头CO_2激光电弧复合焊工艺与组织分析

采用高功率CO2激光电弧复合焊方法对14mm厚的CCS-A船用钢板进行了熔透型T型接头的双面焊接。通过工艺参数优化,获得了焊缝成形质量良好的T型接头,焊缝共2道。工艺试验表明,接头不开坡口可降低焊缝咬边缺陷倾向;较小的激光束与面板的夹角可获得较大的熔深。光学显微镜观察发现,在焊缝区和热影响区均有马氏体组织形成,其中细晶区主要为细小马氏体。焊接接头硬度测试显示,接头最大硬度在细晶区。T型接头第二面焊接对第一面焊接有回火作用,使其硬度降低,最终焊接接头的最大硬度小于380HV。

船用钢的薄层液膜下腐蚀监测与防蚀研究

模拟 90 7A钢在海水的饱和湿气环境中表面形成薄层液膜状态下的腐蚀 ,利用恒电量腐蚀速率测量仪连接ACM探头 ,监测其腐蚀状态 ,结合电化学阻抗谱 (EIS)的测量 ,探讨 90 7A钢在薄层液膜下的腐蚀机理 ,同时对薄层缓蚀剂液膜防蚀效果作了快速评定 .结果表明 :90 7A钢在海水可见薄层液膜下腐蚀反应比完全浸泡在海水中的腐蚀剧烈得多 ,虽然薄层缓蚀剂液膜对 90 7A钢的缓蚀效率与全浸在缓蚀剂溶液中相比有一定的差距 ,但相对于薄层海水液膜下的 90 7A钢的腐蚀 。