(高清版)GB∕T 38277-2019 船用高强度止裂钢板

ICS77.140.50GB/T38277—2019船用高强度止裂钢板国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 12规范性引用文件 13牌号表示方法 2 2 3 37试验方法 6 7 8附录A(规范性附录)标准ESSO试验 9附录B(规范性附录)标准双重拉伸试验 IⅢGB/T38277—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。重工集团公司第七二五研究所(洛阳船舶材料研究所)。1GB/T38277—2019船用高强度止裂钢板本标准适用于制造大型集装箱船甲板、舱口围等结构构件，厚度为50mm～100mm,具有止裂性能的高强度钢板(以下简称钢板)。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T222钢的成品化学成分允许偏差GB/T223.5钢铁酸溶硅和全硅含量的测定还原型硅钼酸盐分光光度法GB/T223.12钢铁及合金化学分析方法碳酸钠分离-二苯碳酰二肼光度法测定铬量GB/T223.14钢铁及合金化学分析方法钽试剂萃取光度法测定钒含量GB/T223.19钢铁及合金化学分析方法新亚铜灵-三氯甲烷萃取光度法测定铜量GB/T223.23钢铁及合金镍含量的测定丁二铜肟分光光度法GB/T223.26钢铁及合金钼含量的测定硫氰酸盐分光光度法GB/T223.40钢铁及合金铌含量的测定氯磺酚S分光光度法GB/T223.62钢铁及合金化学分析方法乙酸丁酯萃取光度法测定磷量GB/T223.63钢铁及合金化学分析方法高碘酸钠(钾)光度法测定锰量GB/T223.64钢铁及合金锰含量的测定火焰原子吸收光谱法GB/T223.69钢铁及合金碳含量的测定管式炉内燃烧后气体容量法GB/T223.72钢铁及合金硫含量的测定重量法GB/T223.78钢铁及合金化学分析方法姜黄素直接光度法测定硼含量GB/T223.79钢铁多元素含量的测定X-射线荧光光谱法(常规法)GB/T223.81钢铁及合金总铝和总硼含量的测定微波消解-电感耦合等离子体质谱法GB/T223.84钢铁及合金钛含量的测定二安替比林甲烷分光光度法GB/T223.85钢铁及合金硫含量的测定感应炉燃烧后红外吸收法GB/T223.86钢铁及合金总碳含量的测定感应炉燃烧后红外吸收法GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T247钢板和钢带包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T709—2019热轧钢板和钢带尺寸、外GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)GB/T5313厚度方向性能钢板GB/T6803铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法2GB/T38277—2019GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T17505钢及钢产品交货一般技术要求GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法GB/T20123钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)GB/T20124钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法(常规方法)GB/T20125低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法GB/T21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法NB/T47013.3承压设备无损检测第3部分：超声检测3牌号表示方法钢级用途标识DH36、EH36、FH36Z25、Z35BCA、CODBCACODDH40、EH40、FH40Z25、Z35AH47、DH47、EH47、FH47Z25、Z35注：脆性断裂止裂韧性(BCA)——满足宽板拉伸性能；裂纹尖端张开位移(COD)——满足CTOD性能；脆性断裂止裂韧性和裂纹尖端张开位移(BCACOD)——同时满足宽板拉伸和CTOD性能。EH40—-—钢板的钢级；BCACOD——用途标识。当要求钢板具有厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向性能级别的符号，例4订货内容4.1按本标准订货的合同或订单应包括下列内容：b)产品名称；c)牌号；e)重量(数量);f)尺寸及不平度精度；i)特殊要求。4.2订货合同对4.1中g)、h)项内容未明确时，可由供方自行确定。3GB/T38277—2019钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709—2019的规定，厚度允许偏差执行GB/T709—2019的B类，并应保证钢板的平均厚度不小于公称厚度。6技术要求6.1牌号和化学成分6.1.1钢的化学成分(熔炼分析)应符合表2的规定。以TMCP状态交货的高强度级钢，其碳当量(Ceq)和焊接裂纹敏感性指数(Pcm)的最大值应符合表3的规定。6.1.2当需方要求保证厚度方向性能时，硫含量应符合GB/T5313的规定。6.1.3钢板的成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。6.2冶炼方法钢由转炉或电炉冶炼，并应进行炉外精炼。6.3交货状态钢板应以热机械轧制(TMCP)、热机械轧制(TMCP)+回火(T)或淬火+回火(QT)状态交货。表2化学成分(熔炼分析)钢级化学成分(质量分数)/%CSNiMoNbVNBDH36、EH36≤0.160.05～0.10—FH36≤0.160.05～0.10一DH40、EH40≤0.160.05～0.10——FH40≤0.160.05～0.10——EH47≤0.120.02～0.050.007~0.020.05°~0.10FH47≤0.140.05～0.10≤0.0005°细化晶粒元素Al、Nb、V、Ti可以单独加入或以任一组合形式加入。当单独加入时，其含量应不低于表列值，若混合加入两种以上细化晶粒元素时，则表中对单一元素含量下限的规定不适用。36级和40级Nb+V+Ti≤0.12%,47级Nb+V+Ti≤0.15%。当采用全铝(Alt)含量来代替酸溶铝(Als)含量时，Alt含量应≥0.020%。b经供需双方协商，Mo含量上限可适当提高。Nb+V≤0.09%。d当含有表中规定的Al含量时，N≤0.012%。e当有意加入时，B含量上限可为0.005%。5GB/T38277—2019钢级碳当量"Ceq/%裂纹敏感性指数¹Pcm/%DH36、EH36、FH36DH40、EH40、FH40AH47、DH47、EH47、FH47碳当量计算公式：Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。裂纹敏感性指数计算公式：Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。6.4.1钢板的拉伸试验结果应符合表4的规定。6.4.2当需方要求保证厚度方向性能时，应指定Z25或Z35,厚度方向断面收缩率应符合GB/T53136.4.3钢板的冲击试验结果应符合表4的规定。钢板的冲击试验结果按一组3个试样的算术平均值进行计算，允许其中有1个试验值低于规定值，但不应低于规定值的70%。6.4.4对于COD钢板，型式认可时应测定母材和粗晶热影响区(CGHAZ)的CTOD性能，并符合表56.4.5BCA钢板应进行脆性裂纹止裂试验。可使用小型试验方法(如NDT)以证明脆性裂纹止裂性6.4.6钢板的落锤试验(NDT)应符合表5的规定。钢级拉伸试验夏比(V形缺口)冲击试验b上屈服强度Rh/MPa不小于抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A/%不小于试验温度/℃冲击吸收能量KV₂/J,不小于钢板厚度/mm50～70>70～85>85～100纵向横向纵向横向纵向横向DH36490～630-20EH36-40FH36-60DH40510～660-20EH40-40FH40-60AH47460570～7200DH47-20EH47-40FH47-60拉伸试验取横向试样。当屈服不明显时，可测量Rpo.2代替ReH。当合同未规定时，冲击试验取纵向试样，但应保证横向冲击性能符合规定。GB/T38277—2019表5止裂性能钢级用途标识止裂温度℃脆性裂纹止裂韧性K(—10℃)N/mm³/2—10℃裂纹尖端张开位移NDTT/℃母材(平均值)焊后(平均值)DH36、EH36、FH36DH40、EH40DH47、EH47、FH47协商BCACOD协商钢板应在-10℃以下获得止裂温度(CAT),也可以从大型等温试验中直接测量CAT。通过大型ESSO试验、标准双重拉伸试验，或者其他认可的方法(如NDT)来表征脆性止裂性能。对于焊后钢板，测定粗晶热影响区(CGHAZ)的裂纹尖端张开位移，8(δ。)最小单值≥0.18mm。6.5.1钢板表面不应有气泡、结疤、裂纹、折叠、夹杂和压入氧化铁皮等有害缺陷。钢板端面不应有目视可见分层。6.5.2钢板的表面允许有不妨碍检查表面缺陷的薄层氧化铁皮、铁锈及由于压入氧化铁皮和轧辊所造许的最小厚度。6.5.3钢板的表面缺陷允许用修磨方法清除，清理处应平滑无棱角，清理后钢板任何部位的厚度不应小于公称厚度的93%,且在任何情况下不应比公称厚度小3mm;单个修磨面积应不大于0.25m²;局部修磨面积之和不应大于总面积的2%。两个修磨面之间的距离应大于它们的平均宽度，否则认为是一个修磨面。6.6无损检测钢板应逐张按NB/T47013.3进行超声检验，合格级别为不低于Ⅲ级。6.7特殊要求经供需双方协商，也可进行其他项目检验，具体要求在技术协议或合同中明确。7试验方法7.1试验要求7.1.1钢的化学成分分析通常按GB/T4336、GB/T20123、GB/T20124、GB/T20125或其他通用的方GB/T223.40、GB/T223.62、GB/T223.63、GB/T223.64、GB/T223.69、G7.1.2每批钢板检验项目的试验方法应符合表6的规定。67GB/T38277—2019序号检验项目取样数量取样方法试验方法1化学成分1个/炉GB/T20066成品分析样应位于板厚1/4处见7.1.12拉伸试验1个/批GB/T2975GB/T228.13冲击试验3个/批GB/T29754落锤试验2个/批协商GB/T68035脆性裂纹止裂韧性、止裂温度协商附录A或附录B附录A或附录B6裂纹尖端张开位移协商GB/T21143GB/T211437厚度方向性能3个/批8超声检测逐张NB/T47013.39表面质量逐张目视及测量7.2尺寸检查7.2.2钢板平均厚度测量方法如下：a)钢板平均厚度可采用自动或手工方法测量。b)钢板侧边的测量位置：采用自动方法测量时，在侧边不小于10mm、不大于300mm的范围内测量；采用手工方法测量时，在距离侧边不小于10mm、不大于100mm的范围内测量。c)钢板平均厚度测量示意图参见图1,按图1所示，至少选两条线进行测量，每条线至少选3个测量点(当选测量点大于3个时，每条线的测量点应一致);并按平均值计算钢板平均厚度。图1钢板平均厚度测量示意图8检验规则8.1钢板的检查和验收由供方质量监督检验部门进行。8.2钢板应成批验收。以热机械轧制(TMCP)交货的钢板，同一轧制张为一批；以热机械轧制(TMCP)+回火(T)、淬火十回火(QT)状态交货的钢板，同一轧制张且同一热处理制度为一批。8.3每批钢材的取样数量和取样方法应符合表6的规定。8GB/T38277—20198.4钢板力学性能的复验与判定应符合GB/T17505的规定。8.5Z向钢厚度方向性能的复验与判定应符合GB/T5313的规定。8.6力学性能和化学成分的检测结果采用修约值比较法，修约规则应符合GB/T8170的规定。钢板的包装、标志及质量证明书应符合GB/T247的规定。GB/T38277—2019(规范性附录)标准ESSO试验标准ESSO试验用于评定厚度不大于100mm钢板的脆性裂纹止裂韧性值(Kca)。促进带温度梯A.2试样及加载W,——耳板(均载板)的宽度，单位为毫米(mm);tr——耳板(均载板)的厚度，单位为毫米(mm);L.耳板(均载板)的长度，单位为毫米(mm);A.3标准试样A.3.2试样厚度ts应不大于100mm,试样宽度W。应为500mm。注：如果试样的宽度在500mm无法进行试验时，可以取为600mm。A.3.3试样应取自同张钢板。A.3.4试样的取样应以同样方式使载荷的轴向平行于钢板的轧制方向。A.3.5试样的厚度应与船舶结构用所用钢板的厚度相同。9GB/T38277—2019单位为毫米500及以上图A.2试样的形状和尺寸A.4试验装置A.4.1试验装置应为具有拉伸试验能力的销加载型的液压试验装置。A.4.2加载销之间的距离应不小于2000mm。加载销的间距指销直径中心间的距离。A.4.3落锤型和空气枪型的冲击装置可被用于产生脆性裂纹所需的冲击能。A.4.4冲击楔的角度应大于试样的上缺口的角度，并应将张开力作用于缺口上。A.5试验准备A.5.1试板应被直接固定到销加载夹具上或用通过均载板焊接起来。整个试样和耳板的长度应不小于3W.。耳板的厚度和宽度应符合表A.1要求。表A.1耳板(均载板)的尺寸耳板(均载板)的尺寸宽度W0.8tg≤tr≤1.5tsW≤W≤2W注：如果耳板的厚度小于试样厚度，评估时应力波的反映将偏于安全。因此，考虑到试验的实际情况，厚度的下A.5.2热电偶应以节距50mm的间距沿试样的缺口延长线固定。A.5.3如果估计脆性裂纹会偏离其预定路径，热电偶应安装在试样宽度中心处缺口延长线的载荷线间隔100mm的两个点。A.5.4如果动态测量是必需的，应变计和裂纹计应安装在特定位置上。A.5.5焊后带耳板和销加载夹头的试样应被固定试验机上。A.5.6应安装冲击设备。冲击装置的构造应使冲击能量被正确传递。应正确地布置一个适当的夹具，以使尽量减少因冲击设备导致的弯曲载荷的影响。A.6试验方法A.6.1为了消除残余应力的影响或校正耳板焊接的角变形，在试样冷却前可采用比试验载荷小的预加载荷。A.6.2冷却和加热，可以在装有热电偶面的背面进行，或在两面进行。A.6.3试样中心区域0.3W.～0.7W、宽度范围内温度梯度应控制在0.25℃/mm～0.35℃/mm范围内。A.6.4当达到规定的温度梯度时，温度要维持超过10min,随后加载规定的试验载荷。A.6.5在维持试验载荷至少30s后，应施加冲击产生一条脆性裂纹。标准的冲击能量应取每1mm板厚为20J～60J。如果母材的脆性裂纹启裂特性高，难以产生脆性裂纹，冲击能量可增加至每1mm板厚120J的上限。A.6.6当确认裂纹启裂、扩展并被止住后，卸除载荷。恢复正常的温度，并且如果有必要，用气割割断或用试验机强行拉断试样未断部分；或者用试验机将韧性裂纹扩展到足够的长度后，再用气割割断试样剩余部分。A.6.7在(试样)强制分断后，应报取断裂表面和扩展路径的照片，并测量裂纹的长度。A.7试验结果A.7.1应测量试样顶端(包括缺口)至止裂点板厚方向上的最大长度。如果裂纹表面偏离了与试样加载线垂直的面，则应测量投影到与加载线垂直的面上的长度。在这种情况下，如果在断裂面上脆断裂纹止裂痕迹清晰可见，则取第一个止裂点为止裂位置。A.7.2由热电偶测量的结果编制温度分布曲线，测量与止裂裂纹长度对应的止裂温度。A.7.3每个测试的脆性裂纹止裂韧性值(Kca)按式(A.1)计算：…………(A.1)式中：Kca——脆性裂纹止裂韧性值，单位为牛每二分之三次方毫米(N/mm³/2);σ--——受试部位的总应力[载荷/(Ws·tr)],单位为牛每平方毫米(N/mm²);a-—裂纹止裂长度，单位为毫米(mm);W,——试样宽度，单位为毫米(mm)。A.7.4如果下面的条件不满足，则测试结果应被处理为参考值：a)脆性裂纹的止裂位置应在图A.3中所示的阴影部分范围内。在这种情况下，如果脆性裂纹止裂位置偏离试样纵向方向上的试样中心超过50mm,则在±100mm位置范围处的热电偶温度应在为中心处热电偶的±3℃范围内；b)脆性裂纹在扩展时应没有明显的裂纹分叉。60°60°图A.3止裂位置的必要条件GB/T38277—2019A.7.5从多于3点的有效测量结果，应在阿累尼乌斯图(单对数图)上确定线性近似方程，以计算期望A.8试验报告b)加载夹具的尺寸：耳板厚度(tr)GB/T38277—2019(规范性附录)标准双重拉伸试验B.1试验目的标准双重拉伸试验用于测量厚度不大于100mm船用高强度钢板的止裂温度(Tk)和止裂韧性(Kca)。注1:标准双重拉伸试验是在具有梯度型温度场的双重拉伸大尺寸试样上，通过一个尖锐缺口引入一脆性运动裂纹。在特定应力条件下进行的旨在检验运动裂纹止裂行为的大型拉伸试验。注2:止裂温度是指双重拉伸止裂试验中，在一定应力水平和温度梯度条件下，动力裂纹终止于试样主拉伸板时中心裂纹最前端的温度。注3:止裂韧性是指双重拉伸止裂试验中，在一定应力水平和温度梯度条件下，动力裂纹终止于试样主拉伸板时中心裂纹尖端的应力强度因子。B.2试验原理通过研究一定应力和温度梯度条件下动力裂纹在试样主拉伸板扩展和停止的行为来测定钢材的止裂温度和止裂韧性。B.3试样和连接板试样和连接板示意图见图B.1。tr——连接板的厚度，单位为毫米(mm);W,——试样主拉伸板的宽度，单位为毫米(mm);ts——试样宽度，单位为毫米(mm);图B.1试样和连接板示意图GB/T38277—2019B.4试样B.4.1试样由启裂板和主拉伸板组成，其形式和尺寸见图B.2。单位为毫米主拉伸板火锐缺口轧向图B.2试样形式和尺寸B.4.2试样的厚度和主拉伸板宽度见表B.1。表B.1试样厚度和主拉伸板宽度宽度W500mm,也可取600mmB.4.3同一批试样应取自同一张钢板。取样时，试样的长度方向原则上应平行于钢板的终轧方向。B.4.4启裂板的尖锐缺口可采用线切割或压制方法制备。B.5温度场的建立B.5.1将试样启裂板缺口处冷却至低温。B.5.2在主拉伸板中建立梯度型温度场，使0.3W,～0.7W。范围内宽度方向中心线上的温度梯度B.6试验机B.6.1双重拉伸止裂试验可采用卧式或立式拉伸试验机，试验机施加载荷应平稳、无冲击和颤动现象。B.6.2试验机载荷保持时间应不少于30s,在30s内载荷波动范围应小于试验机最大负荷的5%。B.6.3试验机加载时，试样前、后(或上、下)夹头的连线与拉伸载荷的轴线应基本重合，偏差不应超过B.6.4夹头间距应不小于2000mm。GB/T38277—2019B.7试验步骤B.7.1将试样与连接板焊接在一起。B.7.2在试样表面宽度方向中心线上焊接热电偶，间距为50mm。如果预计试样扩展路径会发生偏离，应在与中心线相距100mm处以相同间距焊接热电偶。B.7.3将焊接后的试样和连接板整体吊装到试验机钳口处，安装副拉伸装置。B.7.4对试样启裂板缺口处进行冷却。B.7.5待温度梯度达到要求后，应保温至少10min。B.7.6对试样施加主拉伸载荷，载荷保持时间应不少于30s,然后启动副拉伸装置对启裂板加载。B.7.7当裂纹从启裂板启裂、扩展进入试验板并发生止裂后对副拉伸装置和主拉伸装置进行卸载。B.7.8取下副拉伸装置，对试样重新加载直至试样断裂。B.7.9从试验机钳口中取下试样。B.7.10对断裂后的主拉伸板中心裂纹止裂长度进行测量。B.8试验结果B.8.1裂纹止裂长度(a)应为靠近启裂板的主拉伸