海洋工程用钢综述期末论文

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1、题目海洋工程用钢综述学院名称专业名称学生姓名学号11目录一、海洋结构用钢的工作环境和性能要求31、强度32、韧性43、可焊性44、腐蚀疲劳特性55、耐蚀性56、断裂韧性67、各向同性67.1、Z向钢断裂韧性试验67.2、Z向钢金相检验和断口分析7二、造船及海洋工程用钢开发81、大线能量焊接船板钢82、油船货油舱用耐腐蚀钢83、大规格船用球扁钢84、海洋平台特厚齿条钢95、9Ni低温钢9总结10参考文献1011海洋工程用钢综述刘斌摘要：海洋结构用钢的特点和性能要求，耐海水用钢，耐腐蚀钢，海洋石油平台用钢的工作条件与性能要求，低合金高强度钢的生产工艺，

2、Z向钢断裂一、海洋结构用钢的工作环境和性能要求海洋结构用钢所处环境恶劣，除了需要承受重力载荷之外，还要考虑到风载荷、波浪载荷、海流载荷、冰载荷、地震载荷、海水腐蚀、污损、海底地质情况等因素的影响。所以海洋结构用钢，要求耐海洋大气腐蚀和海水腐蚀，具有足够的抗波浪和潮流作用所产生的周期疲劳强度。此外，由于部分海洋结构用钢所处环境为寒冷地带，如我国的渤海湾（冬季），还应能抗-30℃--20℃的低温脆性。此外，还应具有良好的焊接性能和机械加工性能［1］。1、强度海洋结构用钢，需要承受波浪和强风所造成的水平载荷，抗拉强度以采用50-60公斤/毫米2为适宜。而

3、接头部位，由于应力集中以及三向应力，所以要求海洋结构用钢既要有足够的强度，又要求具有良好的塑性变形性能。此外，强度越高的钢材就越容易引起应力腐蚀。深海潜艇除了承载高压之外，还需要轻量化，所以要追求轻质高强的材料[2]。按照屈服强度，美国ABS（除采用规定的船体钢外），分成24-31和31-41，41-70kgf/mm2三档；英国劳埃德船级社LR（1997）分成29和36kgf/mm2两档；西德GL和挪威DNV与其本国船规钢级相同[3]。对大多数固定平台,适宜选用低、中强度（屈服强度为22.44-35.70kgf/mm2，抗拉强度为43.86-51.

4、0kgf/mm2），对移动式平台（包括固定式平台上层建筑），为减轻构件重量，增加浮力和平台容量，则采用高强度钢。例如自升式平台桩腿就采用ASTMA514钢，系船支柱，泥层中的管桩等也采用调质高强度钢[4]。研究显示，晶粒细化可以同时提高屈服强度和冲击韧性。在适当条件下,低合金高强度钢中可以形成一定体积分数的尺寸为纳米级的碳氮化物粒子,具有非常强烈的沉淀硬化效果。加入的钒、铌、钛等元素，除了可以作为细化晶粒元素使用外，还有析出强化作用[5][6]。11低合金高强度钢生产的现代工艺流程为：高炉-铁水脱硫-转炉顶底复合吹炼或超高功率电弧炉冶炼-钢包喷粉-

5、真空除气-板坯或方坯连铸。2、韧性海上结构处于严酷的环境之中，局部联结处会受到波力和风力的冲击，造成应力集中。尤其是在严寒区域低温下工作时，由于钢的韧性下降而产生脆性破坏，因此要求结构钢具有高的低温韧性。当前平台建造规范中广泛使用V型缺口夏比冲击试验，用其冲击功来衡量钢材韧性的好坏。3、可焊性大型海洋结构物的桩腿等构件多为圆柱构架状组合，由厚钢板卷成圆筒焊接而成，接头形状复杂，刚性大，不少焊接接头位于应力集中部位，又多在现场焊接，施工条件恶劣，故很容易发生焊接裂纹，因此要求比船用钢具有更好的焊接性能，并在选择钢材和焊接工艺时必须十分严格。在这种结构

6、上出现的焊接裂纹主要是焊接热影响区（HAZ）的低温裂纹和层状撕裂引起的。金属在焊接时产生裂纹的敏感程度称为裂纹敏感性。热影响区裂纹受焊接时保护气体和焊接材料中侵入的氢、裂纹敏感性高的HAZ组织及拘束度的影响。HAZ组织的裂纹敏感性取决于化学成分和焊接预热温度、线能量等。通常用碳当量来评价化学成分对HAZ组织硬化性的影响。为防止污染海水中微量硫化氢引起的应力腐蚀开裂和阴极保护引起的氢脆等，曾对HAZ的硬度加以限制。11再者，焊缝金属与母材的材质和电化学性能应尽可能相同或相似，以避免或减轻电偶腐蚀。4、腐蚀疲劳特性海上石油平台由于长期处在海水和海洋大气

7、的腐蚀环境中，经受波浪，潮流引起的交变应力，使构件焊接头处由于点蚀而产生疲劳破坏。经常在深海活动的潜水艇则受到超低频外力。疲劳破坏从材料上讲上讲与钢中夹杂的气体和杂质有关,结构上则与断面大小、缺口、表面缺陷以及焊接缺陷有关。因此,所使用的钢材必需在设计、材料选择、施工管理上使之能承受低频疲劳。实验证明,高强度钢在海水中的疲劳强度一般与普通强度钢差不多,然而强度越高,腐蚀影响就越大。低合金钢的腐蚀疲劳强度一般比碳钢稍高些。焊接接头的腐蚀疲劳特征与大气中相同,它跟加强焊缝有关,通过砂轮打磨,钨极惰性气体保护处理和等离子修正等降低形状系数。焊接接头应力消

8、除也改善其疲劳强度。在钢中添加铬和钢结构物实施阴极保护,能有效地提高钢的抗腐蚀疲劳强度。5、耐蚀性海上石油平台长期经受海水