2016AH32高强船板钢火工工艺摸索

1、AH32高强度船板钢火工工艺摸索李剑锋摘要：采用拉伸试验机、摆锤式冲击试验机、弯曲试验机、金相显微镜、维氏硬度计等研究了650、950、1100三个温度火工校正后AH32高强度船体结构钢力学性能和显微组织的变化规律。试验结果表明：在经过650、950、1100三个温度火工校正后，AH32高强度船体结构钢显微组织均为铁素体+珠光体，随着火工校正温度的升高，晶粒粗大，块状铁素体数量减少，片状铁素体和针状铁素体增多，魏氏体越来越严重。在1100火工校正温度时AH32钢板的强度，硬度，塑性和韧性变化不大，都能满足CCS规范对AH32钢板的要求。关键词：AH32高强度船体结构钢；火工校正；力学性能；显微

2、组织1 引言高强度船体结构钢具有高强度、良好的塑性、低温冲击韧性、优良的冷弯等加工性能和可焊性等一系列的优点，符合大型船舶、海工产品等建造轻量化、专业化的发展趋势以及低碳经济和绿色船舶的概念，因而近年来在船舶及海洋工程装备领域的应用大幅增加。在船体建造时，船体各部分的构件在加工、装配以及焊接过程中，由于应力的存在会发生不同程度的波浪、弯曲和翘曲等变形，特别是焊接加工时的影响最大。为保证船体的装配精度和外观质量，消除船体局部的应力集中，一般采用火工校正的方法来矫正变形。但是高强度船体结构用钢为低碳低合金钢，对温度较为敏感，不同的加热温度对其组织状态和力学性能的差异较大，极易造成冲击韧性和塑性的大

3、幅下降。目前AH32高强度船体结构钢在公司散货船上的使用比例达到了70%，在船体外板等暴露位置更是达到了90%之多，研究不同火工校正温度对AH32高强度船体结构钢力学性能和显微组织的影响，对公司船舶建造中AH32板的规范使用和火工工艺具有良好的指导意义。本文研究了650、950、1100三个温度火工校正空冷后AH32高强度船体结构钢强度、韧性、塑性、硬度和显微组织的变化规律，并按照中国船级社材料与焊接规范（以下简称“CCS规范”）中对AH32的要求进行评定。2 试验材料与方法火工校正工艺采用丙烷火焰加热，焰道宽度为40mm，加热嘴的口径为3mm，焰芯距3mm，采用红外线测温仪测定加热温度。火工

4、校正用AH32钢板规格为1000mm×400mm×16mm,在长度方向（纵向）中心划两条相距40mm的线确定焰道宽度，火工校正温度为650、950、1100。力学性能截取焰道纵向拉伸试样1根，焰道横向拉伸试样1根，焰道横向正反面弯曲各1根，焰道中心冲击试样1组，焰道交界线冲击试样1组，金相试样1块，硬度试样1块，取样和测试位置如图13.按“CCS规范”进行制样并进行试验。图1 钢板取样位置示意图图2 冲击试样缺口轴线位置示意图图3 维氏硬度测试部位示意图3 试验结果分析3.1 显微组织观察与分析图4为AH32高强度船体结构钢原材料和650、950、1100火工校正后的显微组

5、织形貌，放大倍数为200倍，观察部位为近焰道面区域。由图可知，原材料和不同温度火工校正后的显微组织均为铁素体+珠光体，原材料的部分珠光体组织沿扎制方向呈带状分布。火工校正后的显微组织中未发现其它新相析出，但随火工温度的升高，AH32钢板的铁素体形态有着较大的差异。相对于原材料，650火工校正后的晶粒有一定程度的细化，晶粒较细小，部分珠光体呈带状分布，铁素体基本呈块状，只有少量的片状铁素体存在。随着温度的升高，晶粒越来越粗大，块状铁素体数量减少，片状铁素体和针状铁素体持续增多，魏氏体组织越来越严重。1100时，大部分铁素体呈网状、片状或针状，有“过热”倾向。原材料 650 950 1100图4

6、650、950、1100火工校正后的显微组织形貌3.2 力学性能测试与分析图5为为AH32钢板高强度船体结构钢在650、950、1100火工校正后的拉伸性能变化曲线。由图可知，AH32钢板在三种温度火工校正后的纵向抗拉强度相比原材料均有小幅的提高，上屈服强度相比原材料：650时有小幅降低，950时有小幅提高，1100时数值相同。横向抗拉强度和上屈服强度相比原材料均有小幅的提高。总体抗拉强度和上屈服强度变化不大。由图可知，在650、950、1100火工校正后AH32钢板的抗拉强度和上屈服强度均在CCS规范要求的范围内。图5 650、950、1100火工校正后的拉伸性能变化曲线图6为AH32钢板在

7、650、950、1100火工校正后的断后伸长率变化曲线。与原材料相比，AH32钢板的断后伸长率变化不大，其中1100时横向拉伸的断后伸长率下降较多，但也满足CCS规范要求。由断后伸长率曲线可知，1100以内的火工校正工艺对火工校正区域塑性的影响不大。图6 650、950、1100火工校正后的断后伸长率变化曲线表1为AH32钢板在650、950、1100火工校正后弯曲性能检测结果，其中t为钢板厚度。由表可知，经不同温度火工校正后的AH32钢板在正弯和反弯工艺试验后均未发现肉眼可见的明显裂纹。表1 AH32钢板在650、950、1100火工校正后弯曲性能检测结果火工校正温度/弯芯直径/mm弯曲角度

8、/(°)检测结果正弯反弯原始板材4t180无裂纹无裂纹6504t180无裂纹无裂纹9504t180无裂纹无裂纹11004t180无裂纹无裂纹图7为AH32钢板在650、950、1100火工校正后焰道面中心沿厚度方向的维氏硬度变化曲线。由图可知，经火工校正后的区域接近焰道表面的硬度有一点升高（基体硬度均值为HV145）。焰道表面硬度值最高，随着沿厚度方向距离的增大，硬度值呈降低趋势，在4mm以后，硬度值随厚度方向距离的增大缓慢下降。表层硬度在650火工校正后为HV169，在1100火工校正后达到了HV173。随温度的升高，各个部位的硬度值有交叉的提高。但硬度的极差值也只有28（HV10），火工校正温度对硬度值的影响不大。图7 650、950、1100火工校正后的维氏硬度变化曲线图8为AH32钢板在650、950、1100火工校正后的冲击吸收功变化曲线。由图可知，950和1100火工校正的焰道中心的冲击吸收功比原材料略高；650火工校正的焰道中心的冲击吸收功比原材料略低；三个温度火工校正的焰道交界线的冲击吸收功都比原材料有所降低，但降幅不大，火工温度对AH32钢板的冲击吸收功影响不大，都在CCS规范要求的范围内。图8 650、950、1100火工校正后的冲击吸收功变化曲线4 结论（1）在经过650、950、1100三个