极地航行船上低温铸钢与高强度钢的焊接设计

根据极地航行船在低温环境作业的需要,分析了船舶防寒防冻对船上结构及设备所用材料及其焊接性的要求。以ZG20Si Mn与EH36的焊接为例,研究了低温铸钢与高强度钢的焊接工艺设计。从验证焊接工艺措施可靠性的角度出发,强调了ZG20Si Mn与EH36焊接工艺评定的试验要点。

极地船舶用低温钢耐磨性的研究进展

介绍了国内外极地船舶用低温钢的发展情况,综述了国内外极地船舶用低温钢的低温摩擦学和耐磨冰区漆的摩擦学研究进展,为国内极地船舶用低温钢材料开发与耐磨性研究提供了参考与借鉴。

极地船用FH40低温高强钢焊接工艺

以不同厚度规格的极地船用FH40低温高强钢为研究对象,分别采用焊条电弧焊(Shielded Metal Arc Welding,SMAW)、CO_(2)气体保护药芯焊丝电弧焊(CO_(2) Gas Shielded Flux-Cored Arc Welding,FCAW-CO_(2))、埋弧焊(Submerged Arc Welding,SAW)等3种方法进行工艺试验。结果表明:焊接接头符合相应规范要求,力学性能指标符合设计要求。试验确定的焊接工艺参数可为新型极地船建造提供指导。

极地船火工弯板试验与研究

极地航行船舶在建造中有大量带线型的船板需要进行水火工艺弯板。由于破冰需要,钢板整体较厚,因此火工量较大。船厂与合作单位针对不同交货状态及化学成分的钢板进行火工试验和分析,发现正火钢在火工水冷后出现冲击韧性下降的现象,而碳当量较低的TMCP钢强度则在火工空冷后明显下降,表明钢板在生产应用中需严格控制火工最高温度和次数。

460 MPa极地船舶用钢及焊接接头低温力学性能

极地船舶用钢及其焊接接头必须在低温环境下安全服役。为了研究极地低温环境对高强度极地船舶用钢及其焊接接头性能的影响,使用控轧控冷工艺(TMCP)生产了54 mm厚的460 MPa强度级别极地船舶用低温钢,采用埋弧自动焊(SMA)工艺对钢板进行焊接试验,分析母材、焊缝中心及焊接热影响区(HAZ)的组织形貌,测试母材及焊接接头在低温环境下的强度、断裂韧性及疲劳性能。结果表明,母材的组织以多边形铁素体(PF)、珠光体(P)及粒状贝氏体(GB)为主;焊接接头中心组织主要由针状铁素体(AF)和粒状贝氏体(GB)构成,焊接熔合线清晰,热影响粗晶区(CGHAZ)组织以贝氏体(B)为主,晶粒较粗大,热影响细晶区(FGHAZ)则呈现正火态组织。温度直接影响着极地船舶用钢母材及其焊接接头的力学性能。随着温度的下降,母材及焊接接头的强度上升、冲击功下降,在-70℃极端低温环境下,母材的屈服强度可达500 MPa以上;-10℃时,母材、焊缝中心、热影响区裂纹尖端张开位移(CTOD)的断裂最大值δ;m;分别为1.18、1.11、0.98 mm;随着温度的降低,材料抗断裂的能力显著下降,-40℃时,母材、焊缝中心、热影响区CTOD的脆性失稳值δ;u;分别为0.62、0.70、0.32 mm;在-70℃极端低温环境下,热影响区试样发生脆性断裂。母材的疲劳性能优于焊接接头,低温能提升材料抗拉强度,同时也能提升材料的疲劳极限强度。对于极地船舶用低温钢,必须重视焊接工艺和焊接质量,进而提高焊接接头的实际低温应用性能。

超高强极地船舶用钢低温海冰介质磨损性能

在极地航行的船舶不可避免会遇到海冰磨损的情况,频繁的海冰磨损会对极地船舶用钢表面造成影响,甚至威胁极地船舶的安全。为了探究低温海冰磨损对极地船舶用钢的影响,采用460 MPa级超高强极地船舶用钢作为研究对象,测试了材料在低温环境下的强度、硬度及塑性变化,利用摩擦磨损试验机对比分析了不同环境下材料磨损失重率,观察材料磨损后的表面形貌,进一步采用自制专业设备模拟制备极地海冰,开展了极地船舶用钢低温海冰介质环境摩擦磨损试验,得到了极地船舶用钢在低温海冰介质下的磨损厚度损失参考数据。结果发现,随着温度的下降,超高强极地船舶用钢的屈服及抗拉强度上升,而塑性下降,硬度值变化不明显。常温海水环境下材料的磨损失重率约为0.44E-05 g/(N·m),而在-40℃低温干摩擦环境下,磨损失重率高达1.90E-05 g/(N·m),是常温海水环境下的4倍多;在-40℃模拟低温海冰介质磨损环境下,极地船舶用钢受海冰介质磨损作用明显,材料的磨损失重率约为0.70E-05 g/(N·m)。在无保护条件下,极地船舶用钢因低温海冰磨损导致的表面厚度损失约为0.082 mm,海冰磨损会对钢板表面造成较大损伤。明确低温海冰对极地船舶用钢磨损性能的影响,对开发新型国产极地破冰船用材料、加快极地船舶事业发展有积极推动作用。

新型F级船用低温钢表面氧化物对其耐磨性能影响研究

分别测试了新型F级船用低温钢板表面生成不同氧化物后的往复摩擦行为,并结合白光干涉仪以及扫描电子显微镜分别对钢样的显微组织形貌和磨痕形貌进行了表征。结果表明:γ-FeOOH氧化层钢样、原始钢样、Fe3O4氧化层钢样的耐磨蚀性能依次变高。其中,致密完整的Fe_(3)O_(4)氧化层钢样的磨损量最低,磨痕轮廓深度和尺寸都最小,表面以粘着磨蚀为主,耐蚀性也最好;γ-FeOOH氧化层微观结构较为疏松,摩擦系数最小,但是在摩擦腐蚀的协同作用下磨损量最大,磨损机理皆以磨粒磨损为主;未处理钢样的耐磨蚀性能处于两种预氧化钢样之间,以磨粒磨损为主,且表面有更多的犁沟和凹坑。

热带海洋大气环境中EH36船板钢早期腐蚀行为研究

在高湿、高热、高盐度和强辐照的湛江海洋大气腐蚀试验站对EH36船板钢进行了15、30、90、180和360 d的暴露实验。通过腐蚀失重计算了不同暴露周期的腐蚀速率,采用SEM观察了锈层表面和截面的微观形貌,采用X射线衍射仪分析了锈层的组成成分,采用EDS分析了锈层中的元素分布,同时对暴露后的试样进行了极化曲线测试。结果表明:EH36船板钢的腐蚀速率先增大、后减小;暴露360 d后,Cr、Ni和Si扩散到锈层中,分布较为均匀,提高了钢的耐腐蚀性能;暴露180和360 d的锈层中均含有γ-FeOOH、β-FeOOH、Fe3O4和α-FeOOH,暴露360 d的锈层中α-FeOOH较多,β-FeOOH较少,锈层中α/γ=0.615,尚未形成稳定的保护性锈层。