JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验方法研究

黄智焱， 沈鹤胜， 赵 弘， 刘 磊

(1. 上海江南长兴重工有限责任公司， 上海 201913； 2.江南造船(集团)有限责任公司， 上海 201913)

JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验方法研究

黄智焱1， 沈鹤胜2， 赵 弘1， 刘 磊1

(1. 上海江南长兴重工有限责任公司， 上海 201913； 2.江南造船(集团)有限责任公司， 上海 201913)

通过对83 000 m3LPG船用JFE-LT-FH32低温钢首次实施的火工工艺性能试验的介绍，以符合JFE-LT-FH32低温钢热加工性能为前提，综合国内外相关研究成果，全面分析该钢种的理化性能，并结合公司生产实际，优选工艺参数、制定行之有效的试验方案。通过一系列有规律、有关联特征的力学性能试验，化繁为简，高效地验证了所优选的火工工艺参数可合理地应用于现场生产，该研究成果可指导该钢种火工加工及矫正通用工艺的准确制定。

火工工艺性能试验 工艺参数 试验方案

1 前言

JFE-LT-FH32是日本JFE钢铁株式会社研制的船用低温钢。在我国JFE-LT-FH32是首次应用于LPG船体结构中，在船体结构建造过程中，“火工”是其中至关重要的一环。因此，尽快了解JFE-LT-FH32低温钢的热加工性能,已成为目前急需解决的重要课题。

面对缺少JFE-LT-FH32低温钢热加工性能相关技术资料的不利局面，为深入了解JFE-LT-FH32低温钢的热加工性能，结合现场生产实际需求及施工可操作性，对JFE-LT-FH32低温钢实施火工工艺性能试验。通过试验验证所优选的火工工艺参数应用于现场实际生产操作的可行性。

2 JFE-LT-FH32低温钢的特性

JFE-LT-FH32低温钢的主要化学成分如表1所示。JFE-LT-FH32低温钢的主要力学性能如表2所示。

3 JFE-LT-FH32低温钢热加工性能的国内外研究现状

目前，在国内针对JFE-LT-FH32低温钢的热加工性能研究尚未涉及。在国外，JFE钢铁株式会社仅仅对船用低温钢的热加工特性进行了简单归纳(见表3，以及对KL33低温钢的热加工特性做了一些研究，但并未深入(见表4和表5))。由此可见，通过对JFE-LT-FH32低温钢实施火工工艺性能试验，对于进一步研究其热加工性能具有重要意义。

4 JFE-LT-FH32低温钢火工工艺参数(试验)制定

通过研究JFE钢铁株式会社提供的资料，从火工工艺角度进行分析，其所进行的试验不够全面，主要存在以下不足。

(1) 试验所采用的加热区形状单一，只有线状加热。

(2) 未明确具体的水冷条件，对水冷起始温度和水火距没有可操作标准。

(3) 加热次数≤2次，而未验证采用推荐重复加热次数“3次”时，其力学性能的优劣，故试验所得出的结论无法完全体现出船用低温钢的热加工特性，只能作为参考。

如何优选JFE-LT-FH32低温钢火工工艺参数，需考虑以下几点。

(1) 低温钢船体结构特点；

(2) 在常规变形情况下，采用相对合理的加工与矫正的特点；

(3) 在复杂变形时采用特别的加热方法对材质的影响。

不仅如此，在最终制定火工工艺参数(试验)时，还需从以下几个方面进行综合分析。

(1) 加热温度的选择；

(2) 加热区形状的确定，加热区形状主要包括线状、点状和楔形；

(3) 冷却方法的确定；

(4) 同一位置重复加热次数的确定。

综上所述，并参考JFE钢铁株式会社提供的相关资料，以符合JFE-LT-FH32低温钢热加工性能为前提，经总结分析制定了以下JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验的工艺参数(见表6、表7)。

在制定线状加热工艺参数时，考虑到钢的相变起始温度727℃是钢热加工时的敏感温度。同时，考虑到现场采用线状火工矫正时，其加热温度常达到750℃。故制定了750℃的加热温度，并验证在该温度下JFE-LT-FH32低温钢力学性能的优劣。

相较于JFE钢铁株式会社所做的试验，此次优选的工艺参数更加全面。主要为以下几方面。

(1) 加热温度和加热次数的确定具有现场生产操作特点；

(2) 加热区形状更具代表性，涵盖线状、点状和楔形三种加热区形状，可满足现场施工需求；

(3) 冷却方式更明确，可便于现场操作。

5 制定具体试验方案

5.1 试验用仪器设备

(1) 火工工具采用焊炬(矫正距)，加热嘴的口径尺寸为1.5 mm～3 mm。

(2) 火焰燃气采用氧—丙烷混合气体(中性焰)。

(3) 一台可测最高温度为1 100℃和两台可测最高温度为900℃的红外线测温仪，以及测量不同温度的测温笔。

(4) 冷却用水采用自来水，水流量一般为50～70 ml/s。

5.2 JFE-LT-FH32低温钢火工试板制备

(1) JFE-LT-FH32低温钢火工试板采用14 mm、10 mm两种板厚，并预留与两种厚度试板的母材各一块，用于力学性能试验分析比对。

(2) JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验中所采用的同一厚度试板均从同一块厚度的钢板上切割，所有试板的切割长边方向均为钢板的轧制方向。

(3) 试板允许采用热切割方法截取。

5.3 水火矫正试验

(1) 试板搁置。在试板与火工平台之间加垫小铁块，使试板与火工平台不直接接触。

(2) 按照JFE-LT-FH32低温钢火工工艺参数对试板进行编号，每组火工工艺参数都有两块相同规格的试板提供比对试验。

(3) 根据不同加热区形状，明确线状加热宽度、点状和楔形的大小和排列方式。在试板上勘划加热线及标记线。由于在现场对T排、角钢等型钢变形以及板架结构的板面及板边不规则变形矫正时，常常采用点状加热方法，另外，T排和角钢的腹板相对而言较窄，故点状加热采用两种不同标记划线形式(圆点之间间距不同)，如图1～图4所示。

(4) 统一加热轨迹，图5为线状加热轨迹；图6为点状加热轨迹；图7为楔形加热轨迹。

5.4 温度测量与记录

采用一把最高温度可测到1 100℃和两把最高温度可测到900℃的红外测温仪，用这三把测温仪同时测量同一点(从常温到高温)检验测温仪精度，并使用测温笔配合测温。

为方便收集不同火工工艺参数下的实际加热温度和水冷温度等数据，根据所确定的工艺参数以及试板标记划线形式，设计编制温度记录表格，如表8所示。

5.5 现场火工试验实施

在获得火工试板后，按照JFE-LT-FH32钢板火工工艺试验方案，进行现场火工工艺性能试验，实施步骤如下：

(1) 对火工试板根据火工工艺参数进行编号，并勘画出指导现场火工操作的参考标记；

(2) 调节氧-丙烷气源，加热火焰为中性焰；

(3) 先在废弃板试烧，检测3把测温仪的精度及适应加热区火色的区别；

(4) 将调节好的火焰移至试板，控制好焰芯尖与钢板的距离；

(5) 线状加热先烧约50 mm长度再检测温度(点状加热则直接检测温度)，确定所需温度后根据火色延续烧；

(6) 根据试板的划线提示，3把红外线测温仪针对所需测量部位及时进行检测并作好记录，同时测温笔配合检测；

(7) 根据试板的划线提示,把水火距控制在范围内，测出加热部位浇水前一刻温度并做好记录；

(8) 整个加热过程最高加热温度控制在设定温度±50℃以内；

(9) 整个加热过程水火距控制在设定距离±50 mm以内；

(10) 加热区重复加热需在试板低于80℃后进行；

(11) 整理数据。

5.6 具体试验项目

依据已制定的JFE-LT-FH32低温钢火工工艺参数和具体试验方案。以不同加热方式进行分类，严格按照试验方案的相关规定，完成了所有预定项目的试验，如表9～表11所示。

6 力学性能试验结果分析

在整个现场试验过程中，严格按照试验方案规范化操作，完成了对JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验过程的温度记录，并让试板通过了一系列有规律、有关联特征的力学性能试验。以此验证所制定的火工工艺参数的可行性。在进行该力学性能试验时，发现试样的弯曲性能非常稳定。故对试验项目进行了精简，减少了弯曲试验项目。

6.1 线状加热力学性能结果分析

围绕线状加热方法所制定的几组工艺参数，按指定的试验项目进行试验，其力学性能结果如表12所示。通过对试验的力学性能结果进行分析，其各项力学性能均符合JFE-LT-FH32低温钢力学性能指标。

6.2 点状加热力学性能结果分析

围绕点状加热方法所制定的几组工艺参数，按指定的试验项目进行试验，其力学性能结果如表13所示。其各项力学性能均符合JFE-LT-FH32低温钢力学性能指标。

6.3 楔形加热力学性能结果分析

围绕楔形加热方法所制定的几组工艺参数，按指定的试验项目进行试验，其力学性能结果如表14所示。楔形加热的力学性能试验与6.2 点状加热的试验方法一致。其各项力学性能均符合JFE-LT-FH32低温钢力学性能指标。

7 结论

JFE-LT-FH32火工加工及矫正可采用的工艺参数及注意事项：

(1) 采用中性焰作为热源对JFE-LT-FH32低温钢钢材进行局部加热，加热表面温度控制在900℃以下；

(2) 加热方法可采用线状加热、点状加热和楔形加热；

(3) 对于加热区的水冷条件，其水冷起始温度需控制在550℃以下；

(4) 选择水火距的大小要与加热温度及板厚相配合，若加热温度提高、板厚增加，则水火距相应增大，反之则减小，水火距一般>120 mm；

(5) 同一加热区可重复加热三次。

8 创新性

本次JFE-LT-FH32低温钢火工工艺性能试验方法研究达到以下预期目的：

(1) 在国内,首次针对JFE-LT-FH32低温钢进行火工工艺性能系统的试验，弥补了我国在该方面的技术空白；

(2) 首次通过试验，验证了JFE-LT-FH32低温钢可在同一位置重复加热三次；

(3) 首次系统检验了该钢种局部加热至750℃或900℃，空冷或水冷后的力学性能；

(4) 试验涵盖了所有火工典型加热区形式，即线状、点状和楔形；

(5) 试验所确定的火工工艺参数具有现场施工作业指导性；

(6) 选用的加热及水冷方法具有实用性强、易操作的特点，确保了质量的稳定。

[1] 日本造船质量标准(JSQS).日本钢船工作法精度标准[S].2004.

[2] 中华人民共和国船舶行业标准.舰船用钢火工工艺试验方法[S].2004.

[3] JFE Steel Corporation. Welding Joint Property and Line Heating Property of Steel Plates for Low Temperature Service for LPG Carrier[R].2012.

[4] JFE Steel Corporation. Higher Strength Steel Plates for LPG Carrier[R].2003.

Research on Test Method of Flame Processing Property of JFE-LT-FE32 Low Temperature Steel

HUANG Zhi-yan1, SHEN He-sheng2, ZHAO Hong1, LIU Lei1

(1.Shanghai Jiangnan Changxing Heavy Industry Co., Ltd., Shanghai 201913, China; 2. Jiangnan Shipyard(GROUP) Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

The first test result of flame processing property of JFE-LT-FE32 low temperature steel, which is applied in 83 000 m3LPG ship, is introduced in this article. Taking the flame processing property of the steel as a precondition, synthesizing the scientific achievements at home and abroad, fully analyzing the physical and chemical performance, combining with actual production conditions of the company, the process parameters are optimized, and the efficient testing program is made up. Through a series of mechanical property tests which are regular and in connection with characteristics, the rationality of optimized flame processing parameters in practical application is efficiently verified. The results can provide a reference for the process formulation of flame processing and flame distortion correction of the steel.

Flame processing property test Processing parameters Testing program

黄智焱(1983-)，男，工程师。

U671

A