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船用锻件用钢分类及选材指南

2025-03-17 14:48:23 85

船用锻件用钢的分类通常基于其化学成分、力学性能、用途以及国际船级社规范(如CCS、ABS、DNV、LR等)。以下是常见的分类方式及典型钢种:


1. 按化学成分分类

(1)碳素钢

  • 特点:含碳量较低(一般≤0.25%),成本低,焊接性和加工性能良好,但强度和耐腐蚀性有限。

  • 应用:非关键船体结构件或普通锻件(如小型法兰、支架等)。

  • 典型钢号:Q235(中国)、A36(美国)、JIS SS400(日本)。

(2)低合金高强度钢(HSLA)

  • 特点:添加少量合金元素(如Mn、Cr、Ni、V等),具有更高的强度、韧性和耐腐蚀性。

  • 应用:船体关键结构件、动力系统锻件(如曲轴、连杆)。

  • 典型钢号:AH32/DH36/EH40(船级社通用标准)、Q345(中国)。

(3)不锈钢

  • 特点:含Cr≥10.5%,耐腐蚀性优异,但成本较高。

  • 应用:海水系统阀门、泵体、耐腐蚀管路锻件。

  • 典型钢号:304、316L(奥氏体不锈钢),2205(双相不锈钢)。

(4)特殊合金钢

  • 特点:针对极端环境设计,如低温钢、耐磨钢等。

  • 应用:LNG船低温阀门、极地船舶部件。

  • 典型钢号:9Ni钢(-196℃低温钢)、Maraging钢(超高强度)。

  • 船用锻件用钢分类及选材指南


2. 按用途分类

(1)船体结构用钢

  • 要求:抗拉强度、冲击韧性(尤其是低温)、焊接性。

  • 典型锻件:肋骨、甲板支撑件、舵杆。

  • 钢种:A/B/D/E级钢(如ABS Grade A、EH36)。

(2)动力系统用钢

  • 要求:高疲劳强度、耐高温性、抗蠕变。

  • 典型锻件:柴油机曲轴、连杆、涡轮机转子。

  • 钢种:42CrMo(合金结构钢)、34CrNiMo6(高强韧性钢)。

(3)船舶设备用钢

  • 要求:耐磨性、耐腐蚀性、特殊功能(如无磁性)。

  • 典型锻件:锚链、螺旋桨轴、阀门。

  • 钢种:ZG230-450(铸钢)、Cu-Ni系耐蚀钢、无磁钢(如20Mn23AlV)。


3. 按强度等级分类

船级社会根据钢材的屈服强度(Yield Strength)划分等级:

  • 普通强度钢:如Grade A(σ_s ≥235 MPa)。

  • 高强度钢:如DH36(σ_s ≥355 MPa)、EH40(σ_s ≥390 MPa)。

  • 超高强度钢:如FH550(σ_s ≥550 MPa,用于大型船舶或深海装备)。


4. 按船级社规范分类

不同船级社对船用钢的命名和性能要求略有差异,但核心指标(强度、韧性、工艺性)一致:

  • 中国CCS:A/B/D/E级钢,如CCS DH36。

  • 美国ABS:ABS Grade AH32/EH36。

  • 欧洲DNV:DNV NV-36。

  • 日本NK:KA32/KAH36。


5. 特殊性能钢

  • 低温钢:用于LNG运输船或极地船舶(-60℃以下),如9%Ni钢、铝合金钢。

  • 耐蚀钢:添加Cu、Cr、Ni等元素,如耐海水腐蚀钢(如Mariner钢)。

  • 高强韧钢:如船用曲轴专用钢(34CrNiMo6),兼具高强度与抗冲击性。


6. 制造工艺相关分类

  • 自由锻钢:适用于形状简单的大尺寸锻件(如舵杆)。

  • 模锻钢:用于复杂形状锻件(如曲轴),要求材料流动性好。

  • 热处理工艺:需根据钢材类型选择正火、调质(淬火+回火)等工艺。


总结

船用锻件用钢的选择需综合考虑:

  • 服役环境(温度、腐蚀介质、载荷类型);

  • 力学性能(强度、韧性、疲劳寿命);

  • 工艺性能(锻造性、焊接性);

  • 船级社认证(必须符合规范要求)。

例如,螺旋桨轴需选用高强度耐蚀钢(如不锈钢或Cu-Ni合金钢),而LNG船阀门锻件则需超低温钢(如9Ni钢)。实际选材时,需严格遵循设计规范和船级社标准。

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