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| 【知识点】船用钢材及连接方法 新闻中心 加入时间：2015-10-17 12:06:03 点击： |
一、船闲钢材的种类
船用钢材一股可分成船体结构用钢材和锅炉、受压容器与机械结构用钢材等。
1．船体结构用钢
所有船体结构用钢材，均应由船级社认可的钢厂生产，检验合格的产品应有船级社的印记。钢的冶炼方法可用平炉、电炉或碱性吹氧转炉炼钢法，如采用其他方法，则应经船级社特别批准。对制成的钢材按规定还应进行试验，试验内容包括化学成分分析、物理试验，其中物理试验项目主要有：拉力试验、冷弯试验和冲击试验。
船体结构田倔材按化学成分和性能分为一般强度船体结构钢和高强度船体结构钢二种。
1)—般强度船体结构钢
一般强度船体结构钢即以前的船用碳素钢，分A、B、D、E四级。A级为沸腾钢，B缎为镇静钢，D级和E级为全镇静细晶粒(铝处理)钢，E级钢中的含锰鼍高于D级钢而含碳量低于D级钢。
一般强度船体结构钢四个等级钢材中碳、磷和碱的含量见表，钢材中碳含重的高低直接影响其强度，含碳量越高，强度高，但韧性和延展性变差。磷和硫是钢材中的有害成分．磷会增加钢材的冷脆性，减少延展性，降低冲击韧性，当含磷量达3％时，冲击韧忭几乎降巨零；硫和铁会形成硫化铁存在于钢的结晶中，易使钢材形成裂缝，发生撕裂现象，这种现象叫热脆，使钢材焊接性能变差。
目前，一般强度船体结构钢在中小型船舶的焊造中应用较多
2)高强度船体结构钢 ．
高强度船体结构钢又称船用低合金钢。
由于高强度船体结构钢是在一般强度船体结构钢的基础上再加入少量的锰、铌、钒、铝和硅等合金元素冶炼而成的，其强度、机械性能、焊接性、耐腐蚀性和耐磨性等古项指标均优于一般强度船体结构钢。尽管钢材本身的价格昂贵，但因其具有L述各项性能，在造船时可减少钢材的用量，从而减轻船体结构的重量，降低造船成本，最终的经济指标却与—般强度船体结构钢相近。
为防止船体断裂，船体各部位不同结构的钢材需根据所承受的应力状态、构件厚度以及工作环境温度等条件选用。根据船体结构各部位所承受的总纵弯曲力矩的大小与分布可分成1、II、Ⅲ、Ⅳ、v五类材料级别，其中I级为最低级，v级为最高级，
结合船体构件的厚度及表列相应的材料级别，在《钢质海船人级与建造规范》中可查取应采用的钢材。
二、船用钢材的应用类型及其标注方法
1．船用钢材的应用类型
为满足船体各部分结构的不同需要，船用钢材在实际应用时主要有以下几种类型：
1)钢板
钢板(plate)是船体结构的主要组成部分，约占60％—65％，如船壳板、甲板板及分舱隔板，一般厚度在4mm及以下的钢板称为薄板，4mm以上的称为厚板。船用钢板的尺寸范围一般为：厚6—40mm、宽1 200b3 000rDATI、长6000、14000mm。
2)型钢
型钢(standardsteelsection)在船体结构中所占的比例仅次于钢板，约为35％-40％，主要用作船体骨架。按其横剖面形状可分为：扁钢、球扁钢、角钢、工字钢、T型钢及槽钢等。
3)铸钢与锻钢
船舶的首尾柱、锚、导缆孔、缆桩及尾轴管等常采用铸钢(casting)，而船舶的舵杆、轴等形状简单的构件则较多采用锻钢(forging)。
锻钢的机械强度和韧性优于铸钢，但因加工工艺的限制，其构件结构不宜太复杂。
2．船用钢材的标注方法
船舶在建造或修理前，首先必须根据各部位的需要确定所用的钢材类型，然后再在图纸上具体标注尺寸，单位统一用“毫米(mm)”，为方便起见，通常在标注时单位可省略不写。
三、船体构件的连接方法
船体构件是由大量钢材经连接而成的，必须有极高的连接工艺，才能保证其有足够的强度和良好的水密性。船体构件的连接方法主要有焊接和铆接二种。
由于焊接工艺的飞速发展，且焊接比铆接又具有更多的优越性，因此目前在船舶修造中基本都采用焊接法。
1．焊接
焊接(welding)是对连接构件采用局部加热方法，使之达到液态或接近液态而熔接的过程。焊接的方法主要有电弧焊(electricarcwelding)和气焊(gaswelding)。电弧焊俗称电焊，是以电弧作加热源，工作效率高，使用方便，在船舶修造中应用最广。气焊是以氧乙炔气燃烧作加热源，主要用于对薄板的焊接和铸钢的补焊。
船体构件焊接连接的种类主要有对接、角接、搭接、塞焊和端接，相应的焊缝种类有对接焊缝(bullweld)、角焊缝(filletweld)、搭接焊缝(1ap weld)、塞焊缝(plugweld)及端接焊缝(edgeweld)等，如图所示。
对接(buttwelding)常用于两块钢板的拼接。手工焊接在板厚大于5—6mm时需对被焊钢板边缘加开坡口(groove)，以保证在焊接时能焊透。较薄的板材一般单面开坡口，对较厚的板材一般需双面开坡口，坡口角度一般在40’-60~之间。坡口的截面形状有V形、U形、X形、K形、双面U形及单边V形或U形等。
角接(filletwelding)常用于相互垂直或交叉构件之间的连接。对有水密要求或构件受力大的部位需双面连续焊接，板材厚时要开坡口以保证焊透。在一般构件上有双面链式间断焊、双面交错间断焊和一面间断一面连续焊等。
搭接(1apwelding)和塞焊(plugwelding)常用于修补强度要求不高部位的覆补及某些需要覆板加强的部位，即首先在原钢板上覆贴一块钢板，称覆板(doublingplate)，将其四周焊妥，这种方法叫搭接，其牢度较差。为增加牢度，在覆贴的钢板上再开一些圆形或长圆形小孔，然后把覆贴钢板和原钢板在小孔处焊在一起并将小孔堆焊至与覆贴钢板平，这种方法叫塞焊。
端接(edgewelding)仅用于薄板的连接，在船体结构中极少见。
2．铆接
铆接(dveting)是在焊接工艺普及前，船体构件的主要连接方法，目前在一些船舶的舷边结构上仍有用铆钉连接的结构。
铆接的过程大致是：先在被连接件上钻孔、冲孔和扩孔，并把铆钉加热至1000ºC-l100ºC左右，铆钉呈黄红色，将铆钉插人被连接件上加工好的孔内，在其头部一面用锤衬垫，另一面用锤敲击铆钉伸出部分成圆球形，待冷却后，利用它的收缩力将构件紧贴密封连接。对有水密要求的部位必须在铆接后进行捻缝并做水密试验，试验中若发现有渗漏严重的铆钉应拆除重铆，
略有渗漏则可用碾压或捻缝来止漏。
3．焊接与铆接相比具有的优缺点
焊接与铆接相比具有更多的优越性，首先其焊接强度较高，连续焊缝的强度可达被连接构件强度的90％—100％，而铆接只有65％—80％；其次焊接可减轻结构的重量，简化结构而使其更合理；另外，焊接施工方便，容易达到水密和油密的要求，从而可加快修造船的速度、降低；劳动强度、简化工艺和降低修造费用；焊接的船壳比铆接的光顺，可减小船体的摩擦阻力，进而；减小航行阻力等。但焊接也有缺点，由于焊接是在高温下进行的，且是局部加热，易使加热和因冷却不均匀而产生变形和剩余应力，一旦在其上产生细小的裂纹就会迅速蔓延且难以防止其扩散而导致海损事故。
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