低碳調質鋼與低合金船體鋼焊接性方面的不同

低合金船體鋼是指用于建造船舶的低合金高強度鋼,它和船用碳素鋼一起統稱為船體鋼。低合金船體鋼不僅可用于建造內河、近海和無限航區的各類船舶,而且也廣泛用于海洋開發的各個領域,如海上石油鉆井平臺、海洋建筑和碼頭設施、低溫液化石油氣的儲運裝備等。

低碳調質鋼的合金化原則是在低碳基礎上通過加入多種提高淬透性的合金元素,來保證獲得強度高、韌性好的低碳“自回火”馬氏體和部分下貝氏體的混合組織。這類鋼由于淬硬性大,在焊接熱影響區粗晶區有產生冷裂紋和韌性下降的傾向。但熱影響區淬硬組織為Ms點較高的低碳馬氏體,具有一定韌性,裂紋敏感性小。

為了提高鋼的強度和改善耐海水腐蝕性,陸續有以硅、鉻和鎳等元素合金化的早期低合金高強度鋼用于造船。自焊接技術取代鉚接應用于造船之后,造船用鋼的成分設計發生了重大的變革。為改善鋼的焊接性,逐漸降低了鋼中碳含量,并以少量多元復合合金化淘汰了單一元素的合金化方式。第二次世界大戰期間,多艘“自由”輪斷裂的海難事件,不銹鋼焊接管引起了人們對造船用鋼的低溫抗斷裂性能的關注,從而在60年代以來,造船用鋼向適用于大線能量焊接和良好的低溫韌性方向發展,保證了民用船舶和軍用艦艇在服役條件下的安全運行。

天然氣、氨等低溫液化氣儲罐和運輸船,以及極寒海域的破冰船用鋼,都要求很好的低溫韌性,主要通過調整合金成分、提高純凈度、提高組織均勻性和熱處理等途徑來改善鋼的低溫韌性,在服役條件下承受外載時不發生脆性破壞,優良的焊接性也是重要的技術要求之一。這類鋼通常采用鎳系低溫鋼,各國低溫鋼規范及其最低使用溫度見表6,以9%Ni的鋼韌性最高,在調質狀態下,可滿足天然氣和液化氣的運輸和儲存的技術要求,它比鎳-鉻奧氏體不銹鋼的強度高得多,可用于制造薄壁輕型結構。