第二章船用金属材料检验

第二章船用金属材料检验第一节概述一材料检验的基本要求造船用材料主要用于制造船舶壳体、重要结构件和船舶管系等。在造船过程中首先体现造船质量的就是造船用材料本身的质量。现今世界各国的船级社对入级船舶的材料均提出了严格的要求，这些质量要求的具体内容在各船级社的规范中都进行了详尽的说明。因此对入级船舶所用的材料来说，无论是材料制造厂，还是造船厂，都应遵循规范所提出的要求。各国船级社对材料的质量要求基本相似。本节将以中国船级社的规范为基础，对以钢材为主的材料的检验过程进行说明。由于材料从制造厂到造船厂直至船上安装，往往要经过相当一段时间，材料的一些质量问题往往到装船时才暴露出来，因此造船厂在与材料制造厂签订订货合同时，要充分注意到这一点。在签订订货合同和材料进入造船厂后的入库验收两个过程中严格控制好质量。造船厂材料检验的方法与船舶制造过程中的工序检验的方法不一样，其内容有三个方面：一是核查材料的质量证书；二是外观质量检验和钢印标志检验；三是内在质量的复验。（一）船级社对造船材料检验的基本规定1、钢质海船船体、锅炉、压力容器和机械等所用材料的生产、试验和检验应符合船级社规范规定。船级社规范一般对材料规定了化学成分、力学性能指标、厚度公差、试验方法和缺陷的修整等。2、造船材料必须是船级社认可的工厂生产的。3、所有经船级社认可或检验合格的材料应具有船级社的印记。凡不具有船级社印记的材料未经船级社同意不得装船使用。4、船级社对造船材料的等级一般都作出了规定，并列举于规范中。例如中国船级社对一般强度船体结构钢分为A、B、C、D四个等级；对高强度船体结构钢按最小屈服强度划分强度等级，每一强度等级又按其缺口冲击韧性的不同分为A、D、E三个级别，船级社规定的高强度船体结构钢分为A32、D32、E32、A36、D36、E36等六个等级。对于规范中未列出的材料品种，其化学成分、力学性能和试验方法，可按有关的国家标准或经船级社认可的其他标准验收。5、凡经船级社认可或检验合格的船用材料，除了应具有船级社印记外，还要有船级社颁发的或由验船师（或验船师代理人）签署的材料生产的产品合格证书，以证明其材料符合规范要求。6、船用材料在造船厂的加工、切削或制作过程中，若发现并证实其不符合要求，则即使该材料事先持有合格证书，也应作为不合格处置。7、对于厚度为50～100mm的E24和E36高强度船体结构钢及厚度不超过70mm的可焊接高强度淬火回火钢的钢板和宽型扁钢的检验要求,见中国船级社的钢质海船入级与建造规范修改通报,1993.(二)造船厂对造船材料检验的基本规定船用材料进造船厂后,必须先经过质量检验部门的入库检查验收.材料入库检验前,物资供应部门及技术部门应将材料订货清单、订货合同、技术协议、质量标准以及入库单发货明细表、材料质量检验证明书等提供给质量检验部门作为材料入库检验的依据。二、材料复验的程序和内容一材料入库检验的程序1.物资供应部门填写材料入库检验申请单，向质量检验部门报验。2.质量检验部门按入库检验申请单注明的内容，检查材料的包装和标志，核查材料的编号、品种、规格、数量与材料质量证明书等有关证件、资料的一致性。3.查对材料质量证明书的内容是否填写齐全，核查化学成分和力学性能的原始记录是否符合有关规范的规定，核查是否具有船级社的认可证据。对完整的材料质量证明书应归档备查。4.凡经船级社认可的造船材料，其化学成分和力学性能一般不再另行复验，下列情况应予复验：（1）材料钢印标记不清楚、证书中数据不清楚或对材料质量有疑问时，应对材料进行部分项目或全部项目复验。（2）按合同技术文件规定必须复验的项目。（3）船东或验船师要求复验的项目。5.对所检验的材料作出合格与否的结论，在实物上及材质证书的相应位置处作出合格识别标记，并对这批材料给于检验合格编号，作为生产过程中质量追溯的依据。6.对检验不合格的材料作出明显标记，并通知物资供应部门进行处理。（二）材料检验的内容1.外观质量检验检查材料表面质量和尺度规格。材料上轻微的缺陷可以用机械方法去除，在适当条件下也可允许采用焊接方法修正缺陷。当发现材料有严重的外表缺陷或尺度规格严重超差时，即可判定材料不合格。经检查合格后方可进行下一步的化学分析和力学性能试验。2.化学分析检验（1）材料复验的化学分析结果，应符合有关船级社的规范或经船级社认可的其他有关标准的规定。（2）钢制材料的化学分析分两种：一是熔炼分析，二是成品分析。熔炼分析是指在钢液浇注过程中采取样锭，然后制成试样并对其进行的化学分析。分析结果表示同一炉或同一罐钢液的平均化学成分。成品分析是指在经过加工的成品钢材（包括钢坯）上采取试样然后对其进行的化学分析。造船厂对钢板、型钢、钢管的化学成分的复验属成品分析。（3）成品化学分析取样原则a.钢的成品化学分析试样必须在钢材上具有代表性的部位采取。试样应均匀一致，能充分代表每一熔炼号（或每一罐）或每批钢材的化学成分，并应具有足够的数量，以满足全部分析的要求。b.化学分析用的试样样屑,可以钻取或用其它工具加工取得。样屑应粉碎并混合均匀，制取样屑时不能用水、油或其他润滑剂，并去除氧化铁皮和脏物，成品钢材还应去除脱碳层，渗碳层、涂层、镀层金属或其它外来物质。c.对小断面钢材成品分析取样时，钻头直径不应小于6mm。对大断面钢材成品分析取样时，钻头直径不应小于12mm。d.对大断面的圆钢、方钢、锻钢件等材料取样时，样屑应从钢材的整个横断面或半个横断面上刨取，或从钢材横断面中心至边缘的中间部位（或对角线1/4）处平行于轴线钻取，或从钢材侧面垂直于轴中心线钻取，此时的钻孔深度应达钢材轴心处。e.对大断面的中空锻件或管件，样屑应从壁厚内外表面中间部位钻取，或在端头整个横断面上刨取。f.对小断面钢材按上述4和5取样不适合时,样屑可从钢材的整个横断面上刨取(焊接钢管应避开焊缝),或从钢材断面上沿轧制方向钻取(钻孔应对称均匀分布),或从钢材外侧面的中间部位垂直于轧制方向用钻通的方法钻取。g.对钢带、钢丝，样屑应从弯折迭合或捆扎成束的样块横断面上刨取，或从不同根钢带、钢丝上截取。h.对钢管，样屑可围绕其外表面，在几个位置钻通管壁取得；对薄壁钢管可压扁迭合后，在横断面上刨取样屑。i.对薄钢板，可沿钢板宽度剪切一条50mm宽，长约500mm的试料，折迭1-2次或多次，并压紧弯折处，然后在其长度的中间，沿内边刨取样屑，或自表面用钻通的方法钻取。（4）成品化学成分允许偏差钢材熔炼分析的化学成分数值应在标准规定的范围内。但由于钢液在结晶过程中产生元素的不均匀分布，即形成钢中元素的偏析，成品分析的数值可能超出标准规定的成分范围，对超出的范围规定一个允许的数值，就是成品化学成分允许偏差。成品化学成分允许偏差值可按照船级社同意的标准执行，可参照我国国家标准GB222-84《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》执行。下列表均自GB222-84中摘录。表面2-1适用于普通碳素钢和合金钢，表2-2适用于优质炭素钢和合金钢。在应用表2-1和表2-2时应注意：（1）当钢制材料化学成分的允许偏差在规定的标准中已阐明，且要求高于表列规定时，应按照规定的标准中阐明的条款验收。（2）成品分析所得的值，不能超过规定化学成分范围的上限加上偏差，或不能超过规定化学成分范围的下限减下偏差。同一熔炼号的成品分析，同一元素只允许有单向偏差，但不能同时出现上偏差和下偏差。表2-1成品化学成分允许偏差表元素规定化学成分（%）允许偏差（%）上偏差下偏差C～0.03*0.020.02*Mn≤0.800.050.03＞0.800.10.03Si≤0.350.030.03＞0.850.050.05S≤0.0500.005～P≤0.050规定范围时：0.05～0.150.0050.010.01v≤0.200.020.01Ti≤0.200.020.02Nb0.015～0.0500.0050.005Cu≤0.400.050.05Pb0.015～0.350.030.02表2-2成品化学成分允许偏差表元素规定化学成分（%）允许偏差（%）上偏差下偏差C≤0.500.01*0.01＞0.500.020.02Mn≤1.000.030.03＞1.00～≤2.000.040.04＞2.000.050.05Si≤0.370.030.03＞0.37～≤1.500.040.04＞1.500.050.05Ni≤1.000.030.03＞1.00～≤2.000.050.05＞2.00～≤5.000.070.07＞5.000.10.1Cr≤0.900.030.03＞0.90～≤2.500.050.05＞2.50～≤4.000.10.1＞4.000.150.15Mo≤0.200.010.01＞0.20～≤0.600.020.02＞0.600.030.03V≤0.100.010.01＞0.10～≤0.900.020.02＞0.900.030.03W≤1.000.040.04＞1.00～≤2.000.050.05＞2.00～≤4.000.080.08＞4.000.10.1Al≤0.100.030.03＞0.10～≤0.600.040.04＞0.600.050.05Cu≤1.000.030.03＞1.00～≤2.000.050.05Ti≤0.200.020.02B0.001～0.0050.00050.0005Nb0.010～0.0300.0050.005Pb0.15～0.350.030.03S规定范围时：0.03～0.350.0050.0050.020.02P规定范围时：0.05～0.150.0050.0050.010.01*08和10号钢的碳含量允许上偏差可为0.02此时不允许有下偏差3.力学性能试验（1）力学性能试验试样的数量、尺寸及截取方向应符合有关船级规范和有关国家标准的规定。（2）除冲击试验外，当材料的任一项力学性能试验结果不满足要求时，对不合格的项目可再取双倍数量的试样进行复试复试，结果均合格者，则该批材料可以验收。（3）材料的冲击试验，一组3个冲击试样的平均能量值应符合有关规定，其中一个单值可低于规定平均值，但不得低于该平均值的70%。冲击试验结果不符合规定时，只要低于规定平均值的单值不超过2个，且只有一个单值低于规定平均值的70%，便可再取一组3个冲击试样进行附加试验，所得结果与原来的结果加在一起取平均值，当新的平均值不低于规定值时方可验收。在这6个参与平均的单值中，低于规定值的单值不得超过2个，最多只允许一个单值低于该平均值的70%，否则仍不能验收。（4）材料复验试样的取样方法可参照下述方法进行。附加试验取样时，应从接近原先取样部位处取得。A..对钢板和宽度大于或等于400mm的扁钢，距一边大约1/4板宽处切取试样，如图2-1所示。图2-2型钢取样位置图试样从钢板和宽扁钢的样坯中切取加工时，应注意试样的主轴线与轧制方向的关系：a.拉力试样的主轴线应与轧制方向垂直。b.冲击试样取纵向试样时，试样主轴线与轴制方向平行；取横向试样时，试样主轴线与轧制方向垂直。B.对球扁钢、角钢等型钢及宽度小于400mm的扁钢，应在距一边的1/3宽度处切取试样，如图2-2所示。对于槽钢，可在腹板上距边1/4宽度处切取试样，如图2-2（c）所示。图2-2型钢取样位置图从型钢的样坯中切取拉力试样加工时，试样的主轴线应与轧制方向平平行。C.对钢管试样的切取按下列规定进行a.钢管外径不大于30mm时，取整个管段作拉力试样；大于30mm时，钢管取纵向或横向拉力样坯。如试验条件允许大于30mm的钢管亦可取整个管段作为拉力试样。b.钢管外径大于30mm，壁厚不小于8mm时，根据壁厚加工成圆柱形试样。c.试样应沿钢管纵向截取，但对直径大于200mm的钢管，也可垂直于钢管轴线截取横向试样。d.钢管的冲击样坯应靠近管内壁切取，试样缺口轴线应垂直管内壁。e.钢管的弯曲、扩口、卷边试样可在任意部位切取。D.其他材料试样的切取a.钢带样坯从每卷的外端或内端切取。b.盘条钢丝样坯从每盘的两端切取。c.硬度样坯在切取拉力样坯相同的位置切取。d.对于铸件，