造质量检验第二章船用金属材料检验.docx

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造质量检验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、Ｄ、Ｅ四个等级；对高强度船体结构钢按最小屈服强度功分强度等级，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

１．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。

２．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：

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

⑥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。

⑦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。

⑧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。

⑨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

规定化学成分范围（%）

允许偏差（%）

上偏差

下偏差

C

-

0.03*

0.02*

0.02

Mn

≤0.80

>0.80

0.05

0.10

0.03

0.03

Si

≤0.35

>0.35

0.03

0.05

0.03

0.05

S

≤0.050

0.005

-

P

≤0.050

规定范围时：

0.05-0.15

0.005

0.01

0.01

V

≤0.20

0.02

0.01

Ti

≤0.20

0.02

0.02

Nb

0.015-0.050

0.005

0.005

Cu

≤0.40

0.05

0.05

Pb

0.15-0.35

0.03

0.02

*0.03适用于普通碳素结构钢，0.02适用于低合金钢

（表2-2成品化学成分允许偏差表）

元素

规定化学成分范围（%）

允许偏差（%）

上偏差

下偏差

C

≤0.05

>0.05

0.01*

0.02

0.01

0.02

Mn

≤1.00

>1.00~≤2.00

>2.00

0.03

0.04

0.05

0.03

0.04

0.05

Si

≤0.37

>0.37~`≤1.50

>1.50

0.03

0.04

0.05

0.03

0.04

0.05

Ni

≤1.00

>1.00~≤2.00

>2.00~≤5.00

>5.00

0.03

0.05

0.07

0.10

0.03

0.05

0.07

0.10

Cr

≤0.90

>0.90~≤2.50

>2.50~≤4.00

>4.00

0.03

0.05

0.10

0.15

0.03

0.05

0.10

0.15

Mo

≤0.20

>0.20~≤0.60

>0.60

0.01

0.02

0.03

0.01

0.02

0.03

V

≤1.00

>0.10~≤0.90

>0.90

0.01

0.02

0.03

0.01

0.02

0.03

W

≤1.00

>1.00~≤2.00

>2.00~≤4.00

>4.00

0.04

0.05

0.08

0.10

0.04

0.05

0.80

0.10

Ai

≤0.10

>0.10~≤0.60

>0.60

0.03

0.04

0.05

0.03

0.04

0.05

Cu

≤1.00

>1.00

0.03

0.05

0.03

0.05

Ti

≤0.20

0.02

0.02

B

0.001~0.005

0.0005

0.0005

Nb

0.010~0.030

0.005

0.005

Pb

0.15~0.35

0.03

0.03

S

规定范围时：

0.03~0.35

0.005

0.02

0.01

P

规定范围时：

0.05~0.15

0.005

0.01

0.01

*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。

①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2-1钢板取样位置图

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。

②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。

③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。

④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，从原来切取试样的材料上切取。

当原来的试样没有多余的材料时，可在其他能代表该铸件的试料上制取。

（5）材料力学性能试验复试不合格，已作试验的单件不能验收。

假如另选2个单件，并做全套试验得到满意结果后，该批材料的剩余部分可以验收。

如果试验中仍有一个结果不合格，则该批材料不能验收。

（6）当一批材料被拒收时，该批剩余材料中未做试验的单件仍可逐件重新提交试验，试验结果合格者，仍可逐件验收。

第二节能钢材检验

一、钢板和型钢检验

这里所述钢材仅指适用于船体、锅炉、船用受压容器等结构用的钢板、扁钢和型钢，其厚度不超过50mm。

钢板和型钢进造船厂后的入库复验，属钢材的成品复验。

所有船用钢板和型钢应经过船级社的检验，并签发质量证书（船厂对钢板和型钢的入库检验的内容在本章第一节中已述及）。

其中，核查材料的质量证书，外观检验和核对钢印标志的检验，都是必须进行的。

（一）钢板和型钢质量证书的核查

检验员对钢板和型钢质量证书核查内容有：

1.核对材料牌号、规格、数量及炉罐号与实物是否一致。

2.材质证书上应有船级社的书面证明内容、船级社印记和验船师的签名。

3.根据钢材的不同品种、级别，分别按船级社规范中所列的标准核对钢材的化学成分和力学性能。

当上述三个内容的检验工作结束后，如发现不符合要求时，检验员应作出不同意验收的结论，并通知物资供应部门进行处理。

（二）钢板和型钢的外观质量检验

1.产品标记检查

对每件钢板或型钢的外观检查前应检查钢材上的标记是否齐全。

这些标记包括：

钢厂名称、钢级标记、炉罐号和船级社标记。

2.钢板和型钢表面缺陷检验的要求

（1）钢板及型钢表面不允许有气泡、结疤、裂纹、拉裂、夹杂、压入氧化铁皮，以及分层等缺陷，但允许有不影响质量的表面缺陷存在，如薄层氧化铁皮、铁锈，不明显的粗糙、网纹、划痕等局部缺陷。

（2）船体结构钢和机械结构钢的表面缺陷可采用局部打磨方法予以消除，但修整后的任何部位的厚度不得减薄到公称厚度的93%以下，且减薄量不得大于3mm。

打磨后表面应光洁平顺。

（3）不能按上述方法修磨处理的表面缺陷，在验船师认可的情况下，可用铲削或打磨后进行焊补的方法修整。

焊补修整后，必要时应对焊补区域进行无损探伤。

3.钢板表面缺陷的限定及修正

钢板表面缺陷的限定及修正要求见表2-3。

表2-3钢板缺陷的限定及修整

项目

要求

麻点、剥落、结疤、刻痕、气

孔

1．A范围为优良区，只包含有0.2mm以下极轻微的不必修整的表面缺陷

2．B范围为合格区，包含有一数量允许存在的表面缺陷，不需修整。

在实线人为20mm厚度以下的板；点划线内（含直线范围）为20-50mm厚度的板

3．C范围为修整区，即存在某些不允许存在的表面缺陷，必须按规定修整

4．缺陷修整方法：

d<0.07t,磨平（但d≤3mm）0.07td≤dd≤0.2t,焊补后磨平

式中：

d——缺陷深度，mm

t——钢板厚度,mm

如果缺陷的深度大于板厚的20%，面积超过板面的2%，则这部分板需按规定进行更换

局部夹层

1．夹层的范围比较小，可批除后再焊补，如（a）所示，夹怪的范围比较小，且接近钢材表面，则进行焊补，如（b）所示。

2．在夹层情况比较严重的情况下，必须仔细检验，采取相应的修整方法

严重夹层

1．如果夹层范围相当广泛，则可更换一张钢板的一部分

2．标准规格的钢板需要更换的最小宽度或长度：

外板和强力甲板：

在船中0.6L区域内为1600mm

在船中0.6L区域内为800mm

其他结构为300mm或板厚的10倍，取其大得

在个别出心裁情况下可减到50mm+4t;t为钢板厚度，mm

3.如果夹层程度非常严重，且范围相当广泛，则整张钢板应更换

4.钢板缺陷面积的计算

缺陷面积是指距离缺陷边缘50mm范围内的影响区域的面积，见图2-3和图2-4所示。

图2-3孤立点状缺陷图2-4聚集状缺陷

孤立点状缺陷面积一般以近似园形或长方形面积计算；聚集状缺陷可按其组成的图形近似为正方形、长方形、圆形、梯形等面积计算。

5.缺陷深度的测量

（1）测量工具由百分表的测量针穿过特制的三角底架组成。

（2）测量缺陷深时，先在缺陷四周平面处把百分表指针校到零位，然后移动测量工具至缺陷处，使测量针伸达缺陷底部的最深部位，此时百分表的读数即为凹坑深度值。

（三）船用钢材厚度和平面度检查

1.钢板的厚度偏差

（1）对船体结构用普通钢、高强度钢、宽扁钢以及机械结构用钢厚度的负偏差，应符合中国船级社规定，见表2-4所列。

但国际上已普遍规定最大厚度负偏差为0.3mm，在钢板厚度检验时应予注意。

型钢的负偏差应符合国家标准或船级社同意的标准。

表2-4钢板的厚度偏差

板厚t（mm）

允许的厚度偏差（mm）

t≤15

≤0.4

15

≤（0.1+0.02t）

t>45

≤1.0

（2）对锅炉和受压容器用钢、低温韧性钢、奥氏体不锈钢和复合钢板等材料，其厚度公差如在订货合同中没有规定将公称厚度作为最小厚度时，则板厚不大于10mm者，其板厚负偏差不得大于0.3mm；板厚大于10mm者，板厚负偏差不得大于0.5mm。

2.钢板的测厚方法

钢板的厚度在距离钢板边缘不少于25mm处测量，钢板的四角及两个横边的中间为必测部位。

任何测点测得的钢板厚度负偏差均不得超过规定的偏差数。

测量方法见图2-5所示，测量仪器一般采用超声波测厚仪。

图2-5钢板厚度测量示意图

3.型钢的厚度和宽度应在距型钢末端不小于500mm的地方进行测量。

其检验可参照GB9945-88和GB9787-86等国家标准进行。

4.钢板平面度是指钢板表面突然隆起或凹下，且在造船零部件加工过程中无法消除的变形。

钢板平面度的检验，可用1m长的直尺测量。

见表2-5所列。

表2-5钢板的平面度偏差

厚度（mm）

允许的每米平面度偏差（mm）

t<4

12

4~15

10

t<15

5

（四）钢板和型钢的理化检验

对钢板和型钢的内在质量进行检验，也就是对钢材的化学成分和力学性能进行取样检验。

复验时可以仅做化学分析试验，也可以仅做力学性能试验，也可以两种试验都进行，究竟采取哪一种试验方式，由船厂检验员确定。

关于复验的范围已在本章第一节中叙述过。

钢板和型钢复验的程序如下：

1.取样方法

钢板和型钢的化学成分和力学性能试验用的试样取样方法，详见本章第一节的内容。

2.取样数量

试样的数量在各船级社的规范中均有规定，可参照执行。

现将中国船级社的规定叙述如下：

（1）化学分析

按每一炉罐号取一个试样进行化学分析。

（2）力学性能试验

①对于所交付的每批钢材，若重量不大于50t，则应从单件钢材上切取1个拉力试样；当重量大于50t时，应从每50t或不足50t余额的不同单件钢材上各切取一个拉力试样；对于同一炉罐号的钢材，其厚度或直径每改变10mm，均应另作一批，而且切取一个拉力试样（对于型钢，厚度是指切取试验材料的部位的厚度；单件钢材是指由单个钢锭或方坯、扁坯轧制成的轧件）。

②对于B级和D级钢，如果钢材重量不大于50t，则应从所交付的每批钢材中最厚的单件上切取一组3个冲击试样。

当重量大于50t，从每50t或不足50t的余额的不同单件上各切取一组3个冲击试样。

③对于D级钢，当采用认可的可控制轧制工艺代替正火时，应按上述2项规定切取冲击试样，但要求从每25t或不足25t的余额的不同单件上各切取一组3个冲击试样。

3.复验标准

化学分析和力学性能试验的结果应按船级社的标准核对检验，并以此作出检验结论。

由于船规中化学成分的标准通常仅指钢厂桶样化学成分，而船厂对钢材复验的化学分析是针对钢板和型钢的，也就是钢厂的成品，因此，船厂对钢材化学分析的结果，还应参照本章第一节中有关成品化学成分允许偏差的内容来评定。

化学分析和力学性能试验的结果不符合规定要求时，船厂检验部门应立即作不同意验收的结论。

但如果产生少数的超标，而且超标的量值也很小，可以由物供部门提请设计部门研究考虑，在得到驻船厂验船师的同意后方可验收，应用到船舶产品上。

二、钢管检验

下面所述钢管是指适用于锅炉管、过热器管以及建造锅炉、受压容器、船舶和机械用压力管系所用的钢管。

船用钢管按制造方法的不同分为无缝钢管和焊接钢管。

船用钢管常用无缝钢管。

钢管原材料检验，必要时可按不同等级要求予以区别对待。

不同用途的压力管系按其设计压力和设计温度分为三级，如表2-6所示。

表2-6船用管系等级

管系

I级

II级

III级

设计压力

（MPa）

设计温度

（℃）

设计压力

（MPa）

设计温度

（℃）

设计压力

（MPa）

设计温度

（℃）

蒸汽

>1.6

或>300

≤1.6

和≤300

≤0.7

和≤170

燃油

>1.6

或>150

≤1.6

和≤150

≤0.7

和≤60

其它介质

>4.0

或>300

≤4.0

和≤300

≤1.6

和≤200

注：

①当管系的设计压力和设计温度其中一个参数达到表中I级规定时，即定为I级管系；当设计压力和设计温度两参数均达表中II级或III级规定时，即定为II级管系或III级管系。

②其他介质是指空气、水、滑油和液压油等。

③不受压的开式管路如泄水管、溢流管、透气管和锅炉放汽管等也为III级管系。

船用钢管进造船厂后的入库检验，属钢管的成品复验。

由于船用钢管在钢厂均经过船级社的检验，并签发了质量证书，因此船厂检验部门一般仅核查钢管材料的质量证书，只有在本章第一节所述情况下，才进行化学成分和力学性能复验。

（一）钢管质量证书核查的内容

1.核对钢管端部的材质牌号，炉罐号以及实际规格、数量与质量证书上的内容是否一致。

2.材质证书上应有船级社的书面证明内容、船级社印记和验船师的签名。

3.根据钢管的不同品种、级别，分别按船级社规范中所列的标准核对钢材的化学成分、力学性能和其它工艺性能是否达到要求。

当上述三个内容的检验工作结束后，如发现不符合要求时，检验员应作出不同意验收的结论，并通知物资供应部门进行处理。

（二）钢管外观检验

1.表面质量检验

钢管内外表面应在充分照明条件下，用视觉检查。

钢管的外观应平直，钢管末端的切口不得有毛刺并