王子超,曾杰, 彭春霖,朱曉雷,王萬林
(1. 中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院,湖南 長沙 410000;2. 海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 鞍山 114009)
船舶是海洋運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ撸?2023 年1-2 月我國船舶工業(yè)新接訂單占全球市場份額的62%[1]。截至2022 年,中國船舶工業(yè)國際市場份額連續(xù)12 年穩(wěn)居世界第一[2]。 作為建造船舶特別是貨運(yùn)船舶的主要原材料, 船舶行業(yè)用鋼需求量巨大。用于建造船舶的鋼材約占全船質(zhì)量的60%,主要包括板材、型鋼、鍛鑄鋼及焊接材料等,其中,板材占88%左右[3]。 船板鋼屬于高強(qiáng)度船舶及海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼,主要用于船體、海洋平臺等設(shè)備的建筑與構(gòu)造。 船板鋼服役的工作環(huán)境惡劣,除了要承受海水中大量氯離子、海洋生物對其腐蝕外,還要承受風(fēng)浪沖擊導(dǎo)致的交變載荷和溫度急劇變化。 另外,船舶加工成型主要采用焊接工藝,對韌性以及焊接性能要求極高。 因此,為滿足船體結(jié)構(gòu)安全,對船板鋼的性能要求十分嚴(yán)格。除了良好的韌性,還要有較高的強(qiáng)度,良好的耐腐蝕性能、焊接性能以及表面質(zhì)量。
我國鋼鐵企業(yè)已經(jīng)完全具備生產(chǎn)建造船舶所需鋼種的能力,船板鋼的產(chǎn)量逐年升高,但產(chǎn)品性能穩(wěn)定性還存在一定的提升空間[4-5]。 因此,進(jìn)一步優(yōu)化船板鋼的生產(chǎn)工藝,研發(fā)新型高強(qiáng)度、高韌性、 抗疲勞、 耐腐蝕且具有良好加工性能的船板鋼,是未來船板鋼發(fā)展趨勢之一。本文介紹了船板鋼的開發(fā)特點(diǎn)以及國內(nèi)外生產(chǎn)船板鋼的關(guān)鍵技術(shù),分析了船板鋼未來的發(fā)展方向, 旨在為鋼鐵企業(yè)船板鋼的開發(fā)提供借鑒。
船板鋼通常是指按照船級社造船規(guī)范要求生產(chǎn)的,主要用于制造遠(yuǎn)洋、沿海和內(nèi)陸河流船體結(jié)構(gòu)的專用熱軋鋼板[6-7]。 按照中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出的船舶及海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[8],船板鋼可以分為一般強(qiáng)度級、高強(qiáng)度級、超高強(qiáng)度級三個類別,共計50 個牌號。 船板鋼的分類和牌號見表1[8]。
表1 船板鋼的分類和牌號Table 1 Types and Grades of Ship-building Steel Plates
根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),一般強(qiáng)度級船板鋼可分為A、B、D、E 四個質(zhì)量等級,其上屈服強(qiáng)度均為235 MPa(24 kg 級)。 其中,A 級對沖擊韌性無要求,B、D、E 級分別要求0、-20、-40 ℃下的沖擊韌性。 高強(qiáng)度級船板鋼可分為AH、DH、EH、FH 四個質(zhì)量等級,每個質(zhì)量等級可分為三個上屈服強(qiáng)度要求,分別 為315 MPa(32 kg 級)、355 MPa(36 kg 級)、390 MPa(40 kg 級),同時,AH、DH、EH、FH 四個質(zhì)量等級分別要求0、-20、-40、-60 ℃下的沖擊韌性。與高強(qiáng)度級船板鋼類似, 超高強(qiáng)度級船板鋼可分為AH、DH、EH、FH 四個質(zhì)量等級,每個等級可分為九個上屈服強(qiáng)度要求,分別為420、460、500、550、620、690、790、890 和960 MPa;AH、DH、EH、FH 四個質(zhì)量等級分別要求0、-20、-40、-60 ℃下的沖擊韌性。
由于船舶在海中航行,工作環(huán)境惡劣,因此,船板鋼必須具有優(yōu)異的綜合性能才能確保船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。為了保證船板鋼生產(chǎn)及使用的安全性、可靠性以及規(guī)范性, 國標(biāo)GB/T 712-2022 對三個強(qiáng)度等級的船板鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能提出不同的要求。
船板鋼的化學(xué)成分具有Mn 含量高,C、S、P 含量低,微合金化等特點(diǎn),鋼種成分對船板鋼性能有著直接影響。不同強(qiáng)度級別船板鋼化學(xué)成分不同,以A、AH32、AH420 為代表,不同強(qiáng)度級別船板鋼的化學(xué)成分如表2 所示[8]。
表2 不同強(qiáng)度級別船板鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 2 Chemical Compositions in Ship-building Steel Plates with Different Strength Grades (Mass Fraction) %
(1) 船板鋼C 含量較低。 鋼的腐蝕行為隨著合金元素數(shù)量的變化而變化, 其中C 元素的貢獻(xiàn)最大。 以典型鋼種AH32 為例,AH32 主要為鐵素體組織,還含少量珠光體和貝氏體[9-11],珠光體由鐵素體層和滲碳體層構(gòu)成,鋼中的C 含量越多,珠光體相在鋼相中的占比越大[10],而珠光體相的增加會導(dǎo)致表面形成更多的原電池,從而增加鋼的腐蝕速率,并降低鋼的韌性。 圖1 為C 含量對船板鋼性能的影響[12]。 如圖1(a)所示,C 含量對鋼低溫韌性的影響非常顯著;圖1(b)表明,C 含量≤0.18 %,碳當(dāng)量Ceq≤0.40%保證了鋼焊接性能處于可焊區(qū)或易焊區(qū)。為保證船板鋼良好的低溫韌性、耐腐蝕性和焊接性能,要求鋼種具有較低的碳含量。
圖1 C 含量對船板鋼性能的影響Fig. 1 Effect of Carbon Content on Properties of Ship-building Steel Plates
(2) Mn 含量相對較高是船板鋼的一個顯著特點(diǎn)。 Mn 元素含量增加,可以增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度、淬透性和硬度,而韌性只會小幅下降。 但是鋼中Mn 含量過多極易與S 元素反應(yīng)析出溶解度較高的MnS 或產(chǎn)生Mn 偏析,使鋼的韌性下降[13]。 此外,張寧等[14]認(rèn)為AH32 鋼內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生主要由共晶反應(yīng)形成的片狀MnS 析出物導(dǎo)致,要控制AH32 的Mn/S比,滿足高錳低硫的要求。此外,Mn 元素除了可以改善鋼的力學(xué)性能外, 對鋼的防腐也具有積極的作用。 趙晉斌等[9]研究發(fā)現(xiàn),較高錳含量的耐蝕鋼內(nèi)銹層存在Mn 的富集, 這有利于提高銹層的致密性;SHU 等[15]研究表明,AH32 中Mn 元素的氧化加速了α-FeOOH 保護(hù)銹層的形成。
(3) S、P 元素通常在船板鋼中的偏析較為嚴(yán)重。 鋼中S 元素過高會產(chǎn)生熱脆,從而在高溫鍛壓時產(chǎn)生裂紋,同時在焊接時產(chǎn)生很多疏松和氣孔[16]。 此外,硫化物夾雜會造成應(yīng)力集中,降低鋼材的塑性和沖擊韌性。 鋼中P 元素過高會引起鋼的冷脆,降低鋼的塑性、韌性及可焊接性,在熱加工時易導(dǎo)致鋼的開裂,在焊接中容易產(chǎn)生裂紋[17]。因此,船板鋼對S、P 元素的含量有嚴(yán)格的要求。
(4) Cu、Cr、Ni 是鋼中主要的抗腐蝕合金元素。鋼腐蝕產(chǎn)物中Cu、Cr、Ni 元素的存在增加了腐蝕產(chǎn)物的保護(hù)作用, 添加不同種類耐腐蝕元素的腐蝕速率曲線見圖2[18]。 Cu 元素在腐蝕過程中會以CuO 的形式富集在靠近基體的內(nèi)銹層中,提高銹層致密度,形成保護(hù)性較好的銹層。 此外,Cu 元素促使表面發(fā)生陽極鈍化,提高了防腐性能。在貨油艙H2S 氣氛以及和原油直接接觸的酸性環(huán)境下,銅能加速氫原子的再結(jié)合速率,進(jìn)而減少氫的活動性,提高鋼的耐蝕性和抗點(diǎn)蝕能力[9,19]。 徐小蓮等[20]認(rèn)為Cr 元素在表面缺陷處會沉淀析出,形成 致 密 的 氧 化 物;Yamashita 等[21]進(jìn) 行 了17 年 含Cr 耐候鋼的暴露試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,銹層中主要成分是含Cr 元素的α-FeOOH, 提高了銹層的保護(hù)性,同時使銹層具有陽離子選擇性,阻礙Cl-進(jìn)入內(nèi)銹層。 LIU 等[22]認(rèn)為Ni 元素使得銹層中生成了穩(wěn)定的NiF2O4相, 而NiF2O4相存在于尖晶石中,促使尖晶石向細(xì)小且致密的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,增強(qiáng)了銹層的穩(wěn)定性, 同時能夠使銹層具有陽離子選擇性;Kimura 等[23]進(jìn)行了9 年高Ni 耐候鋼在大氣暴露的實(shí)驗(yàn)研究,研究結(jié)果與LIU 等一致。
圖2 添加不同種類耐腐蝕元素的腐蝕速率曲線Fig. 2 Corrosion Rate Curves for Adding Different Types of Corrosion Preventive Elements
(5) 超高強(qiáng)度船板鋼還有晶粒度級別的要求[8]。Nb、V、Ti 作為鋼中最常見的微合金元素,提高了組織的均勻性,具有細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等作用。 Nb、V、Ti 與C 或N 結(jié)合形成氮化物、碳化物或碳氮化物析出物,這些細(xì)小的析出物通過延緩變形后再結(jié)晶從而有助于保留奧氏體晶粒的累積應(yīng)變和變形結(jié)構(gòu),這也會使鐵素體(或其他轉(zhuǎn)變產(chǎn)物)在隨后的轉(zhuǎn)變中具有較高的成核速率[24],因此, 微合金元素的析出在控制最終微觀結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品性能上發(fā)揮著重要作用。 此外,Al 元素也是一種細(xì)化晶粒的元素[8],對防腐也有積極作用。 趙晉斌等[9]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)耐蝕鋼腐蝕過程中內(nèi)銹層出現(xiàn)了Al 的富集,提高了銹層的致密度。
(1) 高強(qiáng)度
為保證船舶在服役期間的安全性, 船舶的生產(chǎn)與建造工業(yè)對船板的強(qiáng)度要求極高。 細(xì)化晶粒和控制析出相通常是提高鋼材強(qiáng)度的主要手段。為達(dá)到晶粒細(xì)化的效果,通常采用微合金化技術(shù)、控軋控冷、調(diào)質(zhì)熱處理等方法[11,25]。
(2) 優(yōu)良韌性
隨著近年來越來越多的國家對于北極地區(qū)能源的關(guān)注,對極寒條件下使用的船舶需求不斷擴(kuò)大[12]。對絕大部分鋼種來說,溫度降低會大幅度降低其韌性。因此,北極地區(qū)的低溫對船板鋼的韌性是一個新的挑戰(zhàn), 低溫用船板鋼是未來船板鋼的發(fā)展趨勢之一[14]。韌性優(yōu)良的船板鋼不僅需要高韌性,根據(jù)船板鋼的使用場景還需要止裂韌性、 低溫韌性等優(yōu)良的性能。 另外,強(qiáng)度和韌性相匹配也十分重要。
(3) 強(qiáng)耐腐蝕性
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計,我國每年需花費(fèi)超過15 億元人民幣用于海軍艦艇的防腐維修[15,19],隨著船板鋼的強(qiáng)度要求越來越高, 對鋼材腐蝕控制的要求也越來越高[21]。 研制開發(fā)耐腐蝕的船舶和海洋工程用鋼, 提高鋼材的耐腐蝕性能和服役壽命可有效降低船舶生產(chǎn)及維護(hù)成本。
(4) 良好焊接性能
在船舶建造過程中, 不可避免地需要進(jìn)行焊接。 造船效率,尤其是大型船舶的造船效率,主要取決于焊接工藝。 傳統(tǒng)的焊接技術(shù)顯然已經(jīng)不能滿足船舶的建造要求, 大線能量焊接具有焊接速度快、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。 為提高造船效率,大線能量焊接技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的焊接技術(shù)[22]。 但在焊接過程中的熱影響區(qū)不可避免地會發(fā)生軟化和脆化,使得焊縫的韌性大幅降低[23]。 因此,要求船板鋼具有良好的焊接性能。
船板鋼是寬厚板的主要產(chǎn)品之一, 除了具有較高強(qiáng)度外, 還必須有良好的低溫沖擊韌性和焊接性能,因此,船板鋼化學(xué)成分一般采用“低C、高M(jìn)n、微合金化”的設(shè)計思路,高強(qiáng)度船板鋼的成分設(shè)計特點(diǎn)如表3 所示[26]。
表3 高強(qiáng)度船板鋼的成分設(shè)計特點(diǎn)Table 3 Characteristics of Composition Design for High Strength Ship-building Steel Plates
早期的船板鋼多為碳素鋼, 提高鋼的強(qiáng)度主要通過提高碳含量來達(dá)到, 但這會使鋼的焊接性能變差。 近年來,隨著對船板鋼性能要求的提高,船板鋼由最初使用的鐵素體加珠光體的碳錳低合金鋼, 轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂谜{(diào)質(zhì)熱處理的鎳鉻鉬系合金元素為主的HY-80 鋼,后續(xù)通過調(diào)整合金元素的含量和回火溫度成功研制了HY-100 鋼。 之后,美國又相繼研制了HY-130 鋼和HS-LA 系列鋼。 日本研究者也開發(fā)出一系列高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)鋼, 如調(diào)制高強(qiáng)度鋼(8/10Ni-Gr-Mo-V-0.1/0.15C)、馬氏體時效鋼(18Ni-8Co-3Mo-Ti-A1-0.03C、12Nr-5Gr-3Mo-Ti-Al-0.03C) 和雙相強(qiáng)化鋼以及STX-21 系列鋼[27]。
船板鋼的組織性能調(diào)控主要依托微合金化技術(shù)、 控軋控冷工藝 (Thermo-Mechanically Control Process,即TMCP) 及其后續(xù)的熱處理工藝(正火、調(diào)質(zhì)、正火加回火等)。 Ti、Nb、V 是船板鋼常用的微合金元素, 通過其碳氮化物析出相可提升船板鋼的強(qiáng)韌性[28]。 20 世紀(jì)70 年代前,船板鋼的生產(chǎn)一般采用常規(guī)軋制和正火處理, 但是采用此工藝生產(chǎn)出的船板鋼強(qiáng)度低、低溫沖擊韌性和焊接性能差。 在此期間,經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)僅靠傳統(tǒng)的控制軋制工藝使相變組織微細(xì)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要通過冷卻來控制相變本身。 1956 年,日本第一次引入了工業(yè)規(guī)模的熱軋板在線淬火制造工藝[29],開始大規(guī)模生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度在600~800 MPa 的鋼板, 熱軋板在線淬火工藝包含了將鋼板直接放到水箱中進(jìn)行淬火,是如今TMCP 工藝的原型。 20 世紀(jì)70 年代末, 國外逐步形成了以控制軋制和控制冷卻為核心的TMCP 工藝, 在獲得高強(qiáng)度鋼板的同時也具有優(yōu)異的韌性和可焊接性。 控制軋制利用了奧氏體相變的特性, 分別在奧氏體完全再結(jié)晶溫度和未再結(jié)晶溫度兩個范圍內(nèi)軋制, 獲得硬化的奧氏體晶粒; 而控制冷卻則是在軋制完成后的奧氏體相變階段加速冷卻,控制奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體[30],細(xì)化組織。 TMCP 工藝可有效提高鋼材的強(qiáng)韌性和焊接性能[31],該工藝各個階段鋼的顯微結(jié)構(gòu)變化如圖3 所示[32]。
Park 等人[33]通 過改 變TMCP 工藝的參數(shù)對鋼的微觀組織進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn), 針狀鐵素體是止裂性能最好的組織, 因此,TMCP 工藝能有效提高鋼種的強(qiáng)韌性[34-35]。
隨著控制冷卻技術(shù)的提高, 快速冷卻裝置開始出現(xiàn)。 1980 年,日本JFE 公司首次在世界上采用了在線加速冷卻設(shè)備(OLACTM),并取得顯著成果,如圖4 所示[36]。
圖4 在線加速冷卻設(shè)備及熱處理布置Fig. 4 On-line Accelerated Cooling Equipment and Heat Treatment Layout
1998 年,JFE 公司開發(fā)了冷卻更為均勻、 控制精度更為優(yōu)良的在線超快冷“Super-OLAC”(Superonline Accelerated Cooling)工藝[37]。2004 年,JFE 在“Super-OLAC”工藝的基礎(chǔ)上,在其厚板生產(chǎn)線上引入了在線感應(yīng)加熱裝置“HOP”,實(shí)現(xiàn)脫離離線熱處理工藝直接在線制造,提高板材生產(chǎn)效率[38]。國外各大鋼鐵企業(yè)也都開發(fā)了各自的冷卻技術(shù),例如住友金屬開發(fā)的動態(tài)加速冷卻(DAC)技術(shù)、浦項(xiàng)開發(fā)的氣霧冷卻(PILAC) 技術(shù)、神戶開發(fā)的控軋和加速冷卻(Kontcool)技術(shù)、比利時CRM 開發(fā)的超快速冷卻(UFC) 系統(tǒng)[39]。
TMCP 工藝的發(fā)展促進(jìn)了降低船板鋼中碳含量與碳當(dāng)量的發(fā)展趨勢, 也促進(jìn)了大線能量焊接技術(shù)的發(fā)展。 雖然大線能量焊接技術(shù)能大大提高焊接效率、減少船舶建造周期,但由于焊合區(qū)域溫度瞬時升高至1 623~1 673 K,導(dǎo)致鋼材的焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時間長、相變冷卻速度下降,使得焊接熱影響區(qū)的奧氏體組織顯著增大, 并會產(chǎn)生大量的上貝氏體和側(cè)板條鐵素體[40]。 導(dǎo)致焊接熱影響區(qū)的韌性急劇下降, 成為整個船體的最弱區(qū)域[41-42]。
采用大線能量焊接建造船舶時, 焊接熱影響區(qū)的韌性是決定焊接線能量的關(guān)鍵因素。 而碳作為決定船板鋼力學(xué)性能的主要元素, 其含量的增加會提高鋼的強(qiáng)度,但是韌性會有所降低[43],焊接性能也因此惡化。 可通過適當(dāng)降低船板鋼中碳含量大幅度降低鋼中M/A 組元[44],使鋼材韌性得以顯著改善。另外,為解決焊接熱影響區(qū)韌性降低這個問 題, 在20 世紀(jì)90 年代,J. Takamura 和S.Mizoguchi 首次提出將氧化物冶金技術(shù)開發(fā)應(yīng)用于大熱量輸入焊接的造船用鋼[45-46]。 氧化物冶金的機(jī)理主要包括兩個方面[47-49],一是通過一定成分的微米級顆粒在奧氏體中誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體,抑制魏氏組織的產(chǎn)生;二是在鋼的奧氏體化階段通過納米級顆粒來固定奧氏體晶界, 限制奧氏體晶粒的生長,并實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。圖5 為氧化物冶金技術(shù)的發(fā)展[50]。
圖5 氧化物冶金技術(shù)的發(fā)展Fig. 5 Development of Oxide Metallurgy Technology
自氧化物冶金技術(shù)提出以來, 已經(jīng)經(jīng)歷了第一代TiN 鋼和第二代Ti 脫氧鋼,現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展到以Ca 和Mg 脫氧技術(shù)為代表的第三代, 在此基礎(chǔ)上氧化物冶金技術(shù)又有了新的改進(jìn),最新發(fā)展的New HTUFF 技術(shù)更加關(guān)注的是如何抑制晶界組織的產(chǎn)生,保證晶內(nèi)鐵素體的優(yōu)先競爭析出[51-53]。此外,由于碳含量的降低,鋼板的強(qiáng)度難以避免會有所降低, 因此必須采用相關(guān)的強(qiáng)化措施來提高鋼板的強(qiáng)度。 微合金化技術(shù)和TMCP 工藝可在改善焊接熱影響區(qū)韌性的同時,彌補(bǔ)強(qiáng)度的損失[54-55]。
我國船板鋼的生產(chǎn)和研究起步較晚, 造船業(yè)始于20 世紀(jì)70 年代。 在國家政策的大力支持和市場需求的驅(qū)動下, 通過三十余年的研發(fā)投入和人才培養(yǎng),取得了快速的發(fā)展。
目前,國內(nèi)可生產(chǎn)船板鋼的企業(yè)主要有鞍鋼、寶鋼、湘鋼、舞鋼、南鋼等。鞍鋼的船板鋼通過了英國、挪威等九國船級社的認(rèn)證,其鋼板級別涵蓋了315~550 MPa 級,厚度范圍為8~100 mm,超高強(qiáng)級別厚度達(dá)到80 mm[39]。 寶鋼集團(tuán)上海浦鋼公司采用正火工藝也成功開發(fā)DH36-Z35、EH36-Z35等海洋平臺鋼板, 各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[27]。 舞鋼A、B、D、E、AH32~EH32、AH36~EH36 級海洋工程用鋼通過了九級船級社的認(rèn)證,還成功開發(fā)了EH40、FH40、E500、E520、E550、E690(EQ70)、A514GRQ、A517GRQ 等高強(qiáng)度鋼板[39],并已取得相應(yīng)船級社認(rèn)證,開始批量供貨。2011 年,沙鋼研究院和重鋼成功研發(fā)出適用于集裝箱船關(guān)鍵部位的高強(qiáng)度船板鋼EH40 和超高強(qiáng)度船板鋼FH460~690。 2012 年,湘鋼研發(fā)的超高強(qiáng)度船板鋼EH550、EH690 通過美國、挪威、德國和中國四家船級社認(rèn)證[56]。 2015 年,興澄特鋼開發(fā)出6~100 mm 厚超高強(qiáng)度海洋工程用鋼E690, 因具有較低的碳當(dāng)量, 在具備超高強(qiáng)度和良好的低溫韌性的同時還具有優(yōu)良的焊接性能。
在船板鋼的低溫韌性方面,寶鋼F40 級、沙鋼F460 級等低溫韌性優(yōu)良的船板鋼主要采用低C,Nb、V、Ti 微合金化,結(jié)合TMCP 工藝保證船板具有優(yōu)良的低溫韌性[26]。 但對于一定厚度的超高強(qiáng)度船板鋼,特別是F620 和F690 級的船板鋼,難以通過微合金化和TMCP 工藝滿足所需屈服強(qiáng)度和低溫韌性。 為此,沙鋼采用復(fù)合添加Ni、Cu,結(jié)合加熱-保溫-兩階段軋制-空冷-熱處理工藝,開發(fā)出F620 級低溫沖擊韌性良好的船板鋼[39]。
在船板鋼大線能量焊接性能方面,寶鋼通過對鋼中析出物(TiN 或ZrB2)和夾雜物(氧化物和包裹于其上的MnS)形態(tài)的控制,最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的500 kJ/cm 以下的大線能量焊接性能[26]。
船板鋼的制造水平已成為衡量一個國家鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)和研發(fā)能力的重要指標(biāo)。 近年來關(guān)于船板鋼的研究已取得顯著進(jìn)展, 但在應(yīng)對未來更復(fù)雜的海洋工程和船舶制造的需求方面, 仍然需要不斷創(chuàng)新和深入研究。
(1) 船板鋼的性能進(jìn)一步提升。 高強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、 優(yōu)異的低溫韌性和焊接性能是船板鋼所需的重要性能,通過微量合金元素的添加、熱處理工藝優(yōu)化等手段, 有望實(shí)現(xiàn)船板鋼綜合性能的穩(wěn)步提升。
(2) 船板鋼制備工藝的進(jìn)一步完善。 制備工藝的革新對于船板鋼質(zhì)量和性能的提升至關(guān)重要,微合金化技術(shù), 軋制過程中的精準(zhǔn)控軋控冷工藝等,都有助于提升船板鋼的綜合性能,因此,要不斷改進(jìn)船板鋼的生產(chǎn)工藝,以滿足未來的需求和挑戰(zhàn)。