船体结构钢
王学武
船体结构钢
▪ 船体结构用钢指按船级社建造规范要求生产的用 于制造船体结构的钢材。常作为专用钢订货、排 产、销售，一船包括船板、型钢等。
▪ 目前我国几大钢铁企业均有生产，而且可按用户 需要生产不同国家规范的船用钢材，如美国、挪 威、日本、德国、法国等。
▪ 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 造船用钢对发展造船工业的重要性。
船体结构钢分类
▪ 船体用结构钢按照其最小屈服点划分强度级别为：
一般强度结构钢和高强度结构钢。
▪ 中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为： A、B、D、E四个质量等级
▪ 中国船级社规范标准的高强度结构钢为三个强度级别、四 个质量等级：
320MPa级：A32、D32、E32、F32
360MPa级：A36、D36 、E36、F36
▪ 以上材料都使用镍铬和加入钛的合金钢 。
超高强度船体结构钢
▪ 我国也研制成功了390、440、590、 785MPa(40～80kgf/mm2)级的高强度舰船用 钢系列。
▪ 中国的潜艇用钢有390MPa级的907A钢; 590MPa的921别的，980是HY100级别的。
高强度船体结构用钢的性能
▪ 高强度 一般强度船体结构用钢的屈服强度为бs=235 MPa，而高强度船体结构用钢的屈服强度在315 MPa以 上；
▪ 良好的韧性和塑性 为了防止断裂事故和低温下的脆断， 高强度船体结构用钢具有较好的伸长率（δ>20%），它 在-40℃时的韧性（aK）不低于常温的50%，可以冷弯加 工，能在严寒地区做工程结构；
▪ 良好的工艺性能 作为船体结构用钢，具有优良的加工、 焊接性能；这类钢多用热轧并经过正火（或退火），以各 种规格的型材或板材供应。通过冲压、焊接制造各种工程 结构和零件，一般情况下不再进行热处理
超高强度船体结构钢
▪ 屈服强度大于400MPa的船体结构钢称为超 强度船体结构钢，为四个强度级别、四个质 量等级。
位于大连的瓦良格号航母
美军里根号航母
400Mpa级：A40、D40、E40、F40
一般强度结构钢
▪ A级钢——要求+20 ℃ 冲击试验性能; B级钢——要求0℃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。
一般强度结构钢的化学成分
一般强度结构钢的力学性能
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
▪ 航空母舰飞行甲板钢和潜艇耐压壳体对强 度要求极高，目前世界上仅有少数国家能 生产这些钢材。
超高强度船体结构钢
▪ 美国在二战后开发了屈服强度为600MPa级 HY80钢、820MPa级HY100钢和910MPa 级HY130钢，是制造潜艇和航母飞行甲板 的重要钢材。
▪ 俄罗斯开发了屈服强度从390～1175MPa 级的АБ系列舰船钢。
超高强度船体结构钢
强度级别 420MPa级 460MPa级 500MPa级 550MPa级
A
D
AH42 DH42
AH46 DH46
AH50 DH50
AH55 DH55
E EH42 EH46 EH50 EH55
F FH42 FH46 FH50 FH55
▪ 民用船只一般只需要250MPa的材料即可， 普通军用船只也就是400MPa以下，而且近 年来，成本控制的进一步要求，一般军舰 采用民用标准的很多，材料要求进步降低， 甚至出现了使用铝才建造上层。
高强度船体结构用钢的化学成分
▪ 低碳 为了保证较好的韧性、焊接性能和塑性，这类钢 含碳量大都在0.20%以下。
▪ 低合金 以锰为主要合金元素，Mn能推迟奥氏体冷却时 铁素体的析出，有效地起到对铁素体固溶强化和细化晶粒。 当含锰量不超过1.8%时，在低碳条件下仍可保持较高的 塑性及韧性。 铌或钒为辅加合金元素，铌或钒可生成碳 化物或碳氮化物。一方面在热轧时阻止奥氏体晶粒长大， 另一方面在冷却过程中碳氮化物析出，进一步提高钢的强 度。为了提高耐锈蚀能力，还加进适量的铜（0.71～ 0.5%）和磷（0.05～0.10%）。这类钢具有优良的抗腐 蚀的能力。
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
▪ 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。