造船用钢材
造船用钢|全球工程与招采用货一站式解决方案
一、产品定位与适应范围
造船用钢覆盖船体结构板(普通强度与高强度)、型材(球扁钢、工字钢与“H 型钢”、角钢、槽钢)、船用管材(碳钢、低温钢、不锈钢、双相不锈钢、铜镍合金)及液化天然气与低温系统用特材。适用船型包括散货船、油轮、集装箱船、客滚船、渔船、液化天然气船、近海工程支持船与浮式生产储油装置上部模块。总体性能目标为在船级社规则下实现强度、韧性、焊接性与耐蚀性的平衡,并满足疲劳与腐蚀裕量的设计要求。
二、标准矩阵(从设计到材料与检验)
一、总体与结构设计参照国际船级社协会共同结构规则(IACS CSR,已并入各船级社规则)及各船级社建造规范,例如美国船级社、挪威船级社、劳氏船级社、法国船级社、中国船级社、日本船级社、韩国船级社与意大利船级社。二、材料标准方面,船体板与型材以 ASTM A131 与 GB 712 为主,并配合 IACS UR W 系列(例如 UR W11)。三、船用管材常用标准为 ASTM A106(常温碳钢)、ASTM A333(低温碳钢)、ASTM A312(奥氏体不锈钢)、ASTM A789 与 ASTM A790(双相不锈钢)、ASTM B111(铜镍合金),以及 GB/T 5312(船舶用碳钢与合金钢无缝管)。四、板材超声检测与厚向性能参考 EN 10160 与 EN 10164;涂装与耐蚀遵循国际海事组织压载舱与货油舱涂装性能标准(IMO PSPC)及耐腐蚀钢条款;尺寸与平整度公差采用 EN 10029 与 ASTM A6。
三、场景—材料—标准—尺寸映射(文字速查)
一、普通强度分段与辅材:甲板、舱壁与一般构件可选用 A、B、D、E 级船板(屈服强度约二百三十五兆帕),冲击温度由 A 到 E 逐级严格。
二、主船体高强度受力件:纵骨、外板、中拱与肋板建议采用 AH、DH、EH、FH 三十二至四十级(屈服约三百一十五、三百五十五、三百九十兆帕),根据区域温度选择 D、E、F 等冲击等级;厚板或三向应力节点建议指定 Z 向性能 Z 二十五或 Z 三十五。
三、压载舱与盐雾区:除强度等级外,应在订货中写明国际海事组织压载舱涂装性能标准要求、干膜厚度与“九十比十”规则,并提供腐蚀防护施工档案。
四、低温或极地服务:根据目标温度与能量指定冲击韧性,极地舱壁等可选 EH 系列并在订货中列明试验温度与单值要求。
五、海水与消防管路:船用海水系统与消防干线常用铜镍合金管九十十或七十三十,按铜镍合金管标准供货,并配置相应法兰与检测。
六、清洁或耐蚀介质管路:选用奥氏体不锈钢按不锈钢管标准供货,必要时按卫生或介质兼容性补充条款。
七、含氯与海水强腐蚀管路:推荐双相不锈钢二二零五或二五零七,按双相不锈钢管标准供货并控制相平衡与点蚀试验。
八、液化天然气与深冷系统:九质量分数镍钢管与板材分别按低温管与镍钢板标准或系统持证规范执行,焊接程序需低温评定。
四、规格范围与公差
一、船板与型材:厚度约六至一百毫米,单板宽度不超过四千二百毫米,长度不超过十八米;球扁钢约六十乘四至四百三十乘二十毫米;工字钢与“H 型钢”常见一百至九百系列。厚度与平整度公差按 EN 10029 或 ASTM A6。
二、船用管材:外径约十至六百毫米,端部平口或坡口,长度六米或十二米;大直径总管可按项目扩展至约一千二百毫米;法兰常配 ASME B16.5 与 ASME B16.47。
五、制造流程与关键控制
一、冶炼与精炼:转炉或电炉冶炼后经炉外精炼,必要时采用真空处理与钙处理以控制夹杂与元素;热轧过程根据强度等级选择控轧控冷(热机械控轧工艺)、正火或淬火加回火。
二、焊接友好性:热机械控轧工艺材料具有较低碳当量、良好热影响区韧性与减重优势;淬火回火钢用于高强度或厚板,但应控制回火稳定性与现场焊接热输入。
三、厚向抗层状撕裂:厚板或十字节点部位建议在图纸与采购文件中明确 Z 二十五或 Z 三十五比例与范围。
六、质量检验与文件
化学成分与力学性能按 ASTM A131、GB 712 与船级社材料规则验收;冲击试验在目标温度下满足平均值与单值准则;板材超声检测执行 EN 10160 或 ASTM A578 等级;厚向性能按 EN 10164;涂装遵循国际海事组织压载舱标准并提供施工档案;证书采用 EN 10204 3.2,包含热号、炉批与全流程追溯。
七、供货形态与包装
可供厚板与中厚板、型材、按图切割件,以及船用管、管件与法兰成套;表面状态可为喷砂加车间底漆或涂油防锈(需与后续体系兼容);标识包含牌号、标准与供货状态、尺寸、热号与炉号、厚向等级与超声等级、证书编号,切割件加件号与装配方向。
八、订货要点(可直接复制到询报价与采购文件)
一、标准与船级示例:“ASTM A131 EH36(热机械控轧工艺),中国船级社认可”或“GB 712 EH36(热机械控轧工艺),挪威船级社认可”。二、尺寸与公差:厚度乘宽度乘长度,平直度与边部质量等级,以及坡口形式。三、低温与韧性:列明冲击温度与能量,必要时补充落锤或裂纹尖端张开位移试验。四、超声与厚向:说明 EN 10160 等级(对边部与大板接拼处加严)与 EN 10164 的厚向等级。五、管材专用条款:标准与牌号、尺寸(外径乘壁厚乘长度或以公称管径与壁厚系列表示)、端部形式与压力等级、无损比例与水压。六、防腐体系:国际海事组织压载舱标准、干膜厚度、车间底漆兼容性、颜色与道数,以及施工档案。
九、选材指南(简要建议)
一、成本与交期优先:普通强度与 AH 三十二或 AH 三十六为常见选择。二、减重与焊接性能:优先选用热机械控轧工艺的 DH 或 EH 系列。三、极地或低温:根据使用温度选择更严格的冲击等级或 FH 系列并明示试验温度。四、厚板与节点:明确 Z 二十五或 Z 三十五并在图纸标注区域。五、海水与消防系统:铜镍合金九十十或七十三十管件配套相应法兰与检测。
十、采购、施工与运维风险提示
一、严禁将 AH 三十六与 ASTM A36 混淆。二、严禁以管线钢或普通结构钢替代船体结构钢。三、未在目标温度下验证冲击韧性或缺少厚向等级却用于关键节点均为否决项。四、压载舱涂装若不满足盐分、粗糙度、干膜厚度与兼容性即不合格。五、热机械控轧材料现场高热输入反复返修须重新评定。
十一、代表性规格行(可直接复用)
一、压载舱船体板:“ASTM A131 DH36(热机械控轧工艺),厚二十二毫米乘三千二百毫米乘一万二千毫米;夏比冲击在负二十摄氏度不小于三十四焦耳;EN 10160 S2/E2;EN 10164 Z25;喷砂 Sa2½ 加锌硅酸盐车间底漆并附兼容性报告;EN 10204 3.2 船级社见证”。
二、极地舱壁:“GB 712 EH36(热机械控轧工艺),厚二十八毫米乘三千毫米乘一万二千毫米;夏比冲击在负四十摄氏度不小于四十一焦耳;EN 10160 S2/E3;Z35;三点二证书”。
三、海水主干管:“ASTM B111 C70600,外径二百十九点一毫米乘壁厚六点三五毫米乘长度六米,端部平口;百分之百涡流加水压;配 ASME B16.5 一百五十等级铜镍法兰;材质证明三点一或三点二”。
四、低温管路:“ASTM A333 Gr.8(质量分数九百分之镍),外径一百六十八点三毫米乘壁厚七点一一毫米乘长度十二米;超声与涡流加水压;焊接工艺按低温评定;材质证明三点二”。
十二、全球代表性生产商(示例,按字母序)
欧洲:ArcelorMittal、Dillinger、Salzgitter、thyssenkrupp、voestalpine Grobblech、SSAB、NLMK Clabecq。日本:JFE Steel、Nippon Steel。韩国:POSCO、Hyundai Steel。中国:宝武、鞍钢、舞钢、河钢与石钢、首钢、日照。型材与球扁钢多由上述板厂及专业厂配套。船用管材与成套可参考 Vallourec、Tenaris、Jindal 与小松制作所不锈与双相管线;铜镍管由欧洲与亚洲专业厂供应并按铜镍合金管标准与船级认证执行。
造船用钢|技术版说明
1. 产品定义与适用范围
• 定义:造船用钢涵盖船体结构板(普通强度/高强度)、型材(球扁钢、H 型钢、角/槽钢等)、船用管材(碳钢、低温钢、不锈钢、双相钢、铜镍合金)及 LNG/低温系统用特材。
• 适用:散货船、油轮、集装箱船、客滚船、渔船、LNG 船、近海工程船与 FPSO 上部模块等。
• 性能总目标:满足强度—韧性—焊接性—耐蚀性的平衡,且与船级社规则、疲劳与腐蚀裕量设计一致。
2. 规范与标准矩阵(自上而下)
• 总体/结构设计:IACS CSR(共同结构规则,散货+油轮整合版/CSR-H,现已并入各社规则体系)、各船级社建造规范(ABS/DNV/LR/BV/CCS/NK/KR/RINA 等)。
• 材料(板/型钢):ASTM A131(A/B/D/E,AH/DH/EH/F32/36/40 等),GB 712《船舶与海洋工程结构钢》,IACS UR W-系列(如 UR W11 钢板与型钢的一般要求)。
• 管材:ASTM A106(常温碳钢)、ASTM A333(低温碳钢,含 Gr.6/Gr.3/Gr.8 等)、ASTM A312(奥氏体不锈钢)、ASTM A790/A789(双相不锈钢 2205/2507 等)、ASTM B111(铜镍 C70600/C71500)、GB/T 5312(船舶用碳钢与合金钢无缝管)。
• 无损与附加性能:EN 10160(板材 UT)、ASTM A578(板材 UT 备选)、EN 10164(Z 向性能 Z15/Z25/Z35)。
• 涂装与耐蚀:IMO PSPC(MSC.215(82) 压载舱、MSC.288(87) 货油舱)、IMO MSC.289(87)(CRS 耐腐蚀钢)、ISO 12944-9(CX/Im4 海洋高腐蚀等级)。
• 几何公差:EN 10029(厚板尺寸/平整度)、ASTM A6(板/型钢通用公差)。
3. 材料体系与牌号(工程化分组)
• 普通强度船板:A/B/D/E(屈服约 235 MPa;D/E 为低温冲击级)。
• 高强度船板:AH/DH/EH/F32/36/40(屈服约 315/355/390 MPa;字母 A→F 对应更严的冲击温度,常见从 +20 °C 到 −60 °C 递严;以各社材料规则为准)。
• 供货状态:TMCP/控轧控冷、正火(N)、淬火+回火(Q&T)。TMCP 兼具低 CEV、优良焊接热影响区韧性与减重效益;Q&T 用于高强级或厚板,但必须控制回火稳定性与焊接热输入。
• Z 向抗层状撕裂:厚板、十字节点与三向拉应力部位选 Z25/Z35(EN 10164),在图纸/采购文件中明确范围与比例。
• 船用管材典型:A106 Gr.B/Gr.C(燃油/蒸汽/一般流体)、A333 Gr.6/Gr.3(低温)、A333 Gr.8(9%Ni 深冷)、A312 304/316L(清洁或耐蚀段)、A790 2205/2507(海水/含氯)、B111 C70600/C71500(海水与消防)。
• LNG 围护/储罐板:A553-I(9%Ni 独立/岸罐);膜式围护:Mark III(304L)/NO96(Invar® 36%Ni),按围护系统持证规范执行。
4. 尺寸能力与典型范围(以钢厂与项目为准)
• 船板/型材:厚 6–100 mm(更厚需专项批准),宽 ≤ 4200 mm,长 ≤ 18 m;球扁钢约 60×4–430×20 mm;H 型钢常见 H100–H900。
• 船用管材:外径 10–600 mm(常规),极值可至 ~1200 mm(总管/泵房);端部 PE/BE,长度 6/12 m;法兰按 ASME B16.5/16.47(Class 150/300/600 常用)。
• 厚度/平整度公差:EN 10029 或 ASTM A6;板边可开坡口与倒棱;平直度按船厂装配需求加严。
5. 制造流程与工艺控制(板/型钢为主)
• 冶炼精炼:BOF/EAF → LF/VD/VOD;控制 C/S/P/N 与夹杂(必要时 Ca 处理)。
• 连铸与加热/轧制:板坯连铸;TMCP 控轧控冷获得细晶组织;Q&T 厚板做硬度/冲击与必要金相抽检。
• 无损探伤:板材 UT 依 EN 10160 或 ASTM A578(部位可加严);边部与拼板区提高等级。
• Z 向性能:按 EN 10164 取样与减面率检验;Z25/Z35 适用于节点与三向应力区。
• 防腐前处理:喷砂 Sa2½、粗糙度 30–75 µm、可溶盐 ≤ 50 mg/m²;PSPC 环氧体系按“90/10 规则”控制干膜厚(压载舱 NDFT≈320 µm 常见)。
6. 工况-材料-标准快速映射(可直接写入技术协议)
• 甲板/舱壁/主骨材(常温海区):AH36/DH36(ASTM A131 或 GB 712 对应牌号),优先 TMCP;重要节点与厚板采用 Z25/Z35;板材 UT 参照 EN 10160。
• 寒冷/极地航区(−20/−40/−60 °C):DH/EH/FH 等低温冲击级别;在目标温度进行 CVN;焊接热输入与层间温度按钢厂建议与船级要求。
• 压载舱结构:常规高强/普通强度船板 + PSPC(MSC.215(82));Sa2½、盐分 ≤ 50 mg/m²;环氧体系 NDFT≈320 µm;车间底漆(锌硅酸盐)需与主涂兼容。
• 货油舱结构:船板 + PSPC-COT(MSC.288(87));或采用 CRS(MSC.289(87))作为耐久增强。
• 海水/消防/压载管路:B111 C70600(90/10)经济优选;高流速/冲刷或关键三通弯头用 C71500(70/30);或 A790 2205/2507(更高点蚀/缝隙抗力)。
• 燃油/润滑油/蒸汽:A106 Gr.B/Gr.C;按温压选 Schedule;焊后通球与水压。
• 低温(−46~−101 °C):A333 Gr.6 或 Gr.3;按最低温度做冲击与焊接工艺评定。
• LNG(约 −162 °C):管系 A333 Gr.8(9%Ni)、储罐板 A553-I(独立/岸罐);膜式围护采用 Mark III(304L)/NO96(Invar),执行持证工艺与检验。
• 易错排除:严禁将“ASTM A36”当作“AH36”;严禁以 API 5L 管线钢替代船体结构钢;不在飞溅/浸没区使用耐候钢。
7. 焊接与装配(制造商执行要点)
• WPS/PQR:按各船级社 Part 2/焊接规则与 ISO 15614-1;焊材需船级社认可;关键焊缝做硬度/冲击/金相与必要 CTOD。
• 低氢制度:焊材烘干与保温;预热/层间温度随 CEV/板厚/拘束度设定;控制热输入避免 TMCP 组织劣化与 Q&T 回火脆化。
• NDT:母材 UT(边部/拼板加严);焊缝 RT/UT/PT/MT 按部位等级执行;水密性/气密部位进行试漏。
• 几何与收缩:错边、间隙、收缩量管理;疲劳敏感细节过渡打磨与圆滑化。
• CTF(腐蚀防护施工档案):PSPC 强制归档(环境参数、DFT、针孔、附着力、兼容性与返修记录)。
8. 质量控制与文件(MPS/ITP 要点)
• 化学/力学:按 A131/GB 712 与船级社材料规则;CVN 在目标温度合格(平均/单值);必要时落锤试验。
• 无损:EN 10160 或 ASTM A578;焊缝 NDT 依部位等级;Z 向试验与比例达成约定。
• PSPC 合规:Sa2½、盐分、粗糙度、NDFT“90/10 规则”、兼容性报告与 CTF。
• 证书:EN 10204 3.2(船级社见证),材证含热号/炉批与全流程追溯。
9. 交付与包装
• 供货形态:厚板/中厚板、型材、切割件、管材/管件/法兰成套。
• 表面状态:喷砂+车间底漆或涂油防锈(与后续体系兼容);边缘保护与绑扎。
• 标识:牌号/标准/供货状态、尺寸、热号/炉号、Z 级、UT 等级、证书号;切割件加件号与装配方向。
10. 订货要点(可直接复用到 RFQ/PO)
1. 标准与船级:如“ASTM A131 EH36(TMCP),DNV 认可”或“GB 712 EH36(TMCP),CCS 认可”。
2. 尺寸与公差:厚×宽×长;平直度与边部质量等级;坡口形式。
3. 低温与韧性:冲击温度与能量(在目标温度下);必要时落锤或 CTOD。
4. UT 与 Z 向:EN 10160 等级(边部/拼板加严);EN 10164 Z25/Z35 与部位范围。
5. 管材:标准+牌号(A106/A333/A312/A790/B111 等),尺寸(OD×WT×L 或 NPS×Sch),端部、压力等级、NDT/水压比例。
6. 防腐:PSPC 体系与 NDFT、车间底漆兼容性;颜色/道数;CTF 要求。
7. 见证与文件:EN 10204 3.2;材证、NDT、冲击/低温、PSPC CTF、追溯清单。
11. 风险与否决清单(务必在技术协议中明示)
• 将 AH36 与 ASTM A36 混淆(否决)。
• 用 API 5L 管线钢或 EN 10025 普通结构钢替代船体结构钢(否决)。
• 未在目标温度验证冲击韧性;缺失 Z25/Z35 却用于三向应力节点(否决)。
• PSPC 不合规(盐分、粗糙度、NDFT 与兼容性不满足)(否决)。
• TMCP 材料现场高热输入反复返修未再评定(警示)。
12. 全球造船用钢产业群与代表性企业(字母序,示例;RFQ 前核实资质与范围)
• 欧洲:ArcelorMittal(含 Industeel)、Dillinger、Salzgitter、thyssenkrupp、voestalpine Grobblech、SSAB、NLMK Clabecq。
• 日本:JFE Steel、Nippon Steel。
• 韩国:POSCO、Hyundai Steel。
• 中国:Baowu(宝钢)、Ansteel(鞍钢)、Wuyang Steel(舞钢)、HBIS/Shisteel(邯钢/石钢)、Shougang(首钢)、Rizhao Steel(日照)。
• 型材与球扁钢生态:多由上述板厂与专业型钢厂配套,需按船级社型式批准目录核对。
• 船用管材与成套:Vallourec、Tenaris、Jindal、Kobelco 不锈/双相管线;铜镍管多由欧洲/亚洲专业厂供货(以 B111 与船级认证为准)。
13. 规格行示例(可直接复制)
• 船体板(压载舱,PSPC):
“ASTM A131 DH36(TMCP),厚 22 mm × 3200 mm × 12000 mm;CVN ≥ 34 J@−20 °C;EN 10160 S2/E2;EN 10164 Z25;喷砂 Sa2½ + 车间底漆(锌硅酸盐,兼容性报告随附);EN 10204 3.2(DNV 见证)。”
• 极地舱壁:
“GB 712 EH36(TMCP),厚 28 mm × 3000 mm × 12000 mm;CVN ≥ 41 J@−40 °C;EN 10160 S2/E3;Z35;3.2 证书。”
• 海水主干管:
“ASTM B111 C70600(90/10),OD 219.1 mm × WT 6.35 mm × L 6 m,端部 BE;100% ET + 水压;配 ASME B16.5 Class 150 Cu-Ni 法兰;MTC 3.1/3.2。”
• LNG 低温管:
“ASTM A333 Gr.8(9%Ni),OD 168.3 mm × WT 7.11 mm × L 12 m;UT/ET + 水压;焊接工艺按低温评定;MTC 3.2(LR 见证)。”
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