[基础知识] 特厚钢板（YP47）的使用要求

1 适用范围

1.1 一般要求

1.1.1 按照1.2和1.3使用特厚钢板的集装箱船应符合本统一要求。。

1.1.2本文件给出使用特厚钢板作为纵向构件的集装箱船的脆断识别和防止措施。

1.1.3 2、3和4中规定措施的应用应按照附件I

1.1.4 除本UR要求外，如适用，焊接接头的脆性断裂韧性应满足IACS URW11，URW28和URW31(YP47钢板的应用)的要求。

1.2 钢级

1.2.1 本文件应适用于使用1.3中规定厚度的任何YP36、YP40和YP47钢板作为纵向构件的集装箱船。

注：YP36、YP40和YP47系指最小规定屈服点分别为355、390和460N/mm2的钢板。

1.3 厚度

1.3.1 对于厚度超过50mm且不大于100mm的钢板，应采取本文件中规定的防止脆性裂纹萌生和扩展的措施。

1.3.2 对于厚度超过100mm的钢板，应按照各船级社考虑本文件后的决定，采取适当的防止脆性裂纹萌生和扩展的措施。

2 建造阶段的无损检测(NDT)(附件I的第1条措施)

如果附件I中要求建造阶段进行无损检测，无损检测应按照2.1和2.2进行。4.3.1(e)中规定的加强无损检测应按照适当的标准进行。

2.1 一般要求

2.1.1 货舱区域所有上部纵向构件的分段对接焊缝都应按IACS Rec.20或各船级社的要求进行超声波检测(UT)。上部纵向构件包括内壳/舱壁最顶部列板、舷顶列板、主甲板、围板板、围板顶板及所有附连的纵向扶强材。这些构件的定义见图1。

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2.2 超声波检测的验收标准

2.2.1 超声波检测的验收标准应按照IACS Rec.20或各船级社的实际做法。

2.2.2 在考虑有关防止脆性裂纹启裂规程且比IACS Rec.20的要求更严格的情况下，验收标准可予以调整，超声波检测工艺规程应相应修正至更严格的灵敏度。

3 交船后的定期无损检测(附件I的第2条措施)

如要求交船后进行定期无损检测，无损检测应按照3.1、3.2和3.3进行。

3.1 一般要求

3.1.1 无损检测程序应按照IAC Rec.20或各船级社的要求。

3.2 超声波检测周期

3.2.1 如进行超声波检测，检验的周期应按照各船级社的要求。

3.3 UT的验收标准

3.3.1 如进行超声波检测，超声波检测的验收标准应按照IACS Rec.20或各船级社的实际做法。

4 脆性裂纹止裂设计(附件I的第3、4和5条措施)

4.1 一般要求

4.1.1 在货舱区域内应采取防止脆性裂纹扩展的措施，即脆性裂纹止裂设计。

4.1.2 本节中给出的方法一般适用于分段的对接接头，但应注意裂纹仍会在远离这些接头处萌生和扩展。因此，应按照4.2.1(b)(ii)考虑适当的措施。

4.1.3 脆性裂纹止裂钢定义为具有-10℃时Kca≥6,000N/mm3/2或基于止裂温度(CAT)确定的其他方法测得的止裂性能的钢板。

注1：止裂断裂韧性Kca应由附件2中所示的标准ESSO试验或其他替代方法确定。止裂温度(CAT)也可以

由双向宽板拉伸试验或等效试验确定。可考虑使用小尺寸试验参数，例如无塑性转变温度(NDTT)，只要能显示NDTT与Kca或CAT之间的数学关系有效。

注2：如果钢的厚度超过80mm，脆性裂纹止裂钢板所要求的Kca值或替代的止裂参数应经各船级社特别同意。

4.2 脆性裂纹止裂设计的功能要求

4.2.1 脆性裂纹止裂设计的目的是在适当的位置阻止裂纹扩展并防止船体梁的大尺度断裂。

(a) 脆性裂纹的启裂点应视为在舱口围侧板和上甲板的分段对接接头处；

(b) 应考虑下述两种情况：

(i) 脆性裂纹直沿着对接接头扩展，和；

(ii) 脆性裂纹启裂或偏离对接接头并进入母材。

4.3 脆性裂纹止裂设计的概念示例

4.3.1 下列情况视为可接受的脆性裂纹止裂设计。详细的设计布置应提交各船级社认可。其他概念设计可由各船级社审议并接受。

针对4.2.1(b)(ii)的脆性裂纹止裂设计：

(a) 脆性裂纹止裂钢应用于沿货舱区域的上甲板，以适当的方法阻止脆性裂纹从围板启裂扩展到下部结构。

针对4.2.1(b)(i)的脆性裂纹止裂设计：

(b) 舱口围侧板和上甲板的分段对接焊缝错开，错开的距离应大于或等于300mm。舱口围侧板应采用脆性裂纹止裂钢。

(c) 如在舱口围侧板的焊缝遇到甲板焊缝的区域的分段对接焊缝处开设止裂孔，对接焊缝下端处的疲劳强度应予以评估。对于脆性裂纹从焊道偏离进入上甲板或舱口围侧板的可能性应采取附加应对措施。这些应对措施应包含舱口围侧板中脆性裂纹止裂钢的应用。

(d) 如舱口围侧板的焊缝遇到甲板焊缝的区域的分段对接焊缝处采用嵌入脆性裂纹止裂钢板或具有高止裂韧性的焊缝金属时，对于脆性裂纹从焊道偏离进入上甲板或舱口围侧板的可能性应采取附加应对措施。这些应对措施应包含舱口围侧板中脆性裂纹止裂钢的应用。

(e) 采用加强无损检测，特别是采用更严格的缺陷验收要求的衍射时差(TOFD)技术替代2中规定的标准超声波检测技术，可以作为(b)、(c)和(d)的替代。

附件I 特厚钢板的措施

下表中所示的厚度和屈服强度适用于舱口围板结构，并且是应对措施应用时的控制参数。

如果舱口围板结构的建造厚度低于表中所列的值，不论上甲板的厚度和屈服强度，不必采取应对措施。

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措施：

1 (建造阶段)所有目标分段接头进行无损检测(外观检查除外)：见URS33的2。

2 (交船后)所有目标分段接头进行无损检测(外观检查除外)：见URS33的3。

3 (建造阶段)防止脆性裂纹沿焊缝直线扩展的脆性裂纹止裂设计：见URS33的4.3.1(b)、(c)或(d)。

4 (建造阶段)防止脆性裂纹偏离焊缝的脆性裂纹止裂设计：见URS33的4.3.1(a)。

5 建造阶段)防止从其他焊缝区域(例如角焊缝和附连件焊缝)裂纹扩展的脆性裂纹止裂设计：见URS33的4.3.1(a)。

符号：

(a) “X”表示“适用”。

(b) “N.A.”表示“不必适用”。

(c) 可从“A”和“B”中选择。

注：

*：见URS33的4.3(e)。

**：可由各船级社要求。

附件II 标准ESSO试验

1 范围

1.1 ESSO试验方法用于评估厚度小于等于100mm的船体轧制钢板的脆性裂纹止裂韧性值Kca。

2 符号

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3 目的

3.1 本试验的目的是促进用于评估带温度梯度的脆性裂纹止裂韧性的标准试验的实施，并获得相应的脆性裂纹止裂韧性值Kca。

4 标准试样

4.1 图2显示标准试样的形状和尺寸。

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4.2 试样的厚度和宽度应按照表2。

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注：如果试样的宽度不能取到500mm，可取为600mm。

4.3 试样应取自同张钢板。

4.4 试样的截取应使载荷的轴向平行于钢板的轧制方向。

4.5 试样的厚度应与船舶结构用钢板的厚度相同。

5 试验设备

5.1 所用的试验设备应由具有拉伸试验能力的销加载型液压试验设备组成。

5.2 销之间的距离应不小于2000mm。销之间的距离指销直径中心间的距离。

5.3 落锤型或空***型的冲击设备可用于产生脆性裂纹所要求的冲击能量。

5.4 冲击楔的角度应大于试样上缺口的角度，张开力应作用于缺口上。

6 试验准备

6.1 试件应直接固定到销加载夹具上或通过耳板焊接起来。试样和耳板的总长应不小于3Ws。耳板的厚度和宽度应按照表3。

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注1：ts，试样的厚度。

注2：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，厚度的下限取为0.8ts。

6.2 热电偶应以50mm的间距沿试样的缺口延长线固定。

6.3 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自缺口延长线的载荷线上间隔100mm的两点处。

6.4 如果必需进行动态测量，应变计和裂纹计应安装在特定位置。

6.5 焊后带耳板和销加载夹头的试样应被固定试验机上。

6.6 应安装冲击设备。冲击设备的构造应使冲击能量能正确传递。应布置一个适当的夹具，以尽量减少因冲击设备导致的弯曲载荷的影响。

7 试验方法

7.1 为了消除残余应力或校正耳板焊接的角变形的影响，在冷却前可加载比试验载荷小的预加载荷。

7.2 冷却和加热可在装有热电偶面的背面进行，或在两面进行。

7.3 试样中心区域0.3Ws至0.7Ws宽度范围内的温度梯度应控制在0.25℃/mm至0.35℃/mm范围内。

7.4 当达到规定的温度梯度时，温度应维持10min以上，随后加载规定的试验载荷。

7.5 在维持试验载荷至少30秒后，应通过冲击产生一条脆性裂纹。标准的冲击能量取每1mm板厚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。

7.6 当确认裂纹启裂、扩展并止住后，卸除载荷。恢复正常的温度，并在必要时，用气割割断或用试验机强行拉断试样未断部分。或用试验机将韧性裂纹扩展到足够的长度后，再用气割割断试样未断部分。

7.7 在试样强制分断后，应拍摄断裂表面和扩展路径的照片，并测量裂纹的长度。

8 试验结果

8.1 应测量试样顶端(包括缺口)至止裂点板厚方向的最大长度。如果裂纹表面偏离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，则取第一个止裂点作为止裂位置。

8.2 根据热电偶测量的结果编制温度分布曲线，并测量与止裂裂纹长度对应的止裂温度。

8.3 每个试验的脆性裂纹止裂韧性值(Kca值)应由下列公式确定：

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9 报告

9.1 下列项目应予以报告：

(i) 试验机规格：试验机的能力，销之间的距离(Lp)

(ii) 加载夹具的尺寸：耳板厚度(tr)、耳板宽度(Wr)、包括耳板的试样长度(Ls+2Lr)

(iii) 试样尺寸：板厚度(ts)、试样宽度(Ws)和长度(Ls)

(iv) 试验条件：预加载应力、试验应力，温度分布(图或表)、冲击能量

(v) 试验结果：止裂长度(aa)，止裂点处的温度梯度，脆性裂纹止裂韧性(Kca)

(vi) 动态测量结果(如果进行测量)：裂纹扩展速率，应变变化

(vii) 试样照片：断裂路径，断裂表面

9.2 如果不满足下列条件，试验结果应视作参考值。

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(i) 脆性裂纹的止裂位置应在图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，在±100mm位置处的热电偶温度应在中心处热电偶的±3℃范围内。

(ii) 脆性裂纹在扩展时应没有明显的裂纹分叉。

9.3 根据3点以上测得的有效试验结果，应在阿累尼乌斯图(单对数坐标轴图)上确定线性近似方程，并计算期望温度下的Kca值。在这种情况下，两侧均应有数据，即评估温度周围，既有高温也有低温数据。