現(xiàn)實中，由高強、特厚鋼板焊接而成的超大型集裝箱船，因受力狀態(tài)復雜，也可能出現(xiàn)裂縫，一旦裂縫蔓延，將會直接導致船解體，面臨的將是船毀人亡的慘劇。

這個問題可是很嚴重的，怎么辦呢？為了解決大型集裝箱船開裂的問題，人類發(fā)明了止裂鋼。

（一）集裝箱船大型化帶來對止裂鋼的需求

全球貿(mào)易的發(fā)展，推動了海上貨物運輸量的不斷增加，為追求更高的船舶運輸效率，集裝箱船不斷向大型化和超大型化發(fā)展。

從20世紀60年代中期第一代集裝箱船建造開始，僅僅經(jīng)過50年的發(fā)展，集裝箱船已經(jīng)從最初的幾百TEU（裝箱運量統(tǒng)計單位，以長20英尺的集裝箱為標準）發(fā)展到如今的20000TEU以上，并且有望向30000TEU的超級集裝箱船發(fā)展。

超大型集裝箱船的出現(xiàn)不僅給市場、建造、環(huán)保、港口建設等方面都帶來了巨大的機遇與挑戰(zhàn)，而且對造船材料帶來了挑戰(zhàn)。為此，集裝箱運輸船船體普遍采用高強度和大厚度鋼板。高強度和大厚度鋼板在滿足性能要求的同時，使得鋼板受力狀態(tài)由平面應力狀態(tài)轉(zhuǎn)為平面應變狀態(tài)，材料的抗開裂性能下降。

材料脆性斷裂曾導致大型集裝箱船出現(xiàn)多次事故。2013年6月，日本建造的8000TEU級集裝箱船“MOL Comfort”號在也門外海200海里處發(fā)生事故，船舶從中間斷成兩截，隨即沉沒。2014年1月，NSB Niederelbe旗下的5000TEU級集裝箱船“MSC Monterey”號，在從安特衛(wèi)普駛往紐瓦克的途中，由于船體開裂而造成事故。

針對大型集裝箱船結(jié)構安全問題，2011年初，國際船級社協(xié)會成立工作組制定船用高強鋼安全應用標準，并于2013年1月通過了統(tǒng)一要求UR S33。

UR S33要求對于2014年1月1日及以后簽訂建造合同的集裝箱船，鋼板厚度在50-100mm范圍、屈服強度為55/390/460MPa三個等級的集裝箱船艙口圍側(cè)面結(jié)構和甲板，必須使用具有良好斷裂韌性和抑制脆性裂紋傳播特性（止裂性）的鋼材——止裂鋼。止裂指標為一10℃下止裂韌性值Kca≥6 000 N／mm3/2或等效的止裂性能。

為此，法國船級社（BV）﹑日本船級社（NK）﹑挪威船級社（DNV）以及意大利船級社（RINA）等機構在新發(fā)布的船級社規(guī)定中都增加了船用止裂鋼相關品種的補充規(guī)定。

（二）獨具特色的止裂鋼生產(chǎn)工藝

所謂止裂鋼，就是自身具有阻止裂紋高速擴展能力的鋼材。

當構件存在潛在的缺陷或裂紋時，止裂鋼在受到動載及沖擊載荷作用的情況下，能在小范圍內(nèi)阻止裂紋的擴展，防止重大事故的發(fā)生。

止裂鋼的止裂金屬微觀原理是在鋼材冶煉和軋制過程中，采用相應的控制手段使金屬組織得到具有止裂性能的多邊形鐵素體和針狀鐵素體組織。同時，細化鋼材表面的晶粒組織使之達到有效晶粒直徑小于10mm，從而使鋼材得到良好止裂性。

由于止裂鋼主要應用于超大型集裝箱船的艙口圍頂板、腹板、上甲板、舷頂列板以及抗扭箱的縱骨、抗扭箱甲板等整船受力和經(jīng)受交變載荷強度最大的位置，因此要求鋼板具有高強度、高的低溫韌性、高應變性、高止裂性以及良好的焊接性能和加工性等。

按強度止裂鋼可分為36kg、40kg級別的高強度鋼和47kg級超高強度鋼，按質(zhì)量可分為DH36/EH36/FH36、DH40/EH40/FH40、DH/EH/FH47三個鋼級。

為保證性能，鋼中一般添加鎳、鉻、鈮、鈦、釩等合金元素，且要求硫、磷等有害元素含量在萬分之二以下。

從當今國際上止裂鋼的生產(chǎn)上看，普遍采用低碳含量（低碳當量）、微合金化的生產(chǎn)工藝。低碳含量有利于塑韌性和焊接性的提高，而微合金元素的加入不但能夠起到提高強度、補償降低碳含量所帶來的強度損失，同時能夠提高止裂鋼的力學性能、止裂性能、工藝性能、焊接性能及厚度方向性能等要求。

從生產(chǎn)工藝路線來說，高級別止裂鋼的生產(chǎn)工藝路線一般為：鐵水預處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉（RH＋LF，Ca處理）→連鑄→板坯再加熱→控制軋制→控制冷卻。

轉(zhuǎn)爐冶煉采用低碳、超低硫、夾雜物形態(tài)控制的純凈鋼冶煉技術；鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后，再進行RH、LF爐外精煉，進一步提高鋼水質(zhì)量，然后澆鑄成連鑄板坯；為實現(xiàn)晶粒細化和細晶強化，熱軋采用TMCP（控制軋制和控制冷卻）技術，采用兩階段的控制軋制，并充分保證再結(jié)晶區(qū)的變形量；軋制后采用加速冷卻，保證變形后相變組織以得到多邊形鐵素體+針狀鐵素體為主。

（三）國產(chǎn)止裂鋼僅有5年歷史，卻已比肩國際先進水平

止裂鋼屬于船舶用鋼中的高精尖產(chǎn)品，技術要求高，生產(chǎn)難度大。此前，只有日本和韓國的鋼鐵企業(yè)能夠生產(chǎn)。近年來，面對市場需求，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)加大此產(chǎn)品的研發(fā)力度。

中國鋼鐵企業(yè)在止裂鋼方面的研發(fā)生產(chǎn)起步于2013年，當年進入科研開發(fā)階段。雖然僅有5年歷史，但憑借先進的裝備和工藝技術，國產(chǎn)止裂鋼作為后起之秀，迅速在國際鋼鐵市場占有了一席之地。

面對國外已有的專利技術壁壘，中國鋼鐵企業(yè)針對超大型集裝箱船用止裂鋼板開展了系列技術攻關，創(chuàng)新性的提出了基于控制軋制和控制冷卻新工藝的“多相﹑多尺度”組織調(diào)控理論及實現(xiàn)高止裂性能的冶金學原理，形成了高精度超寬厚板軋制控制、高等級表面質(zhì)量等一系列核心技術，持續(xù)優(yōu)化化學成分設計、軋制、矯直及冷卻工藝，通過多相組織配比調(diào)控，獲得了具有高強塑性﹑低屈強比﹑高止裂性和易焊接性鋼板。

2015年，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)首次開發(fā)出最大厚度為90毫米的止裂鋼并順利通過船級社認證；2016年，國產(chǎn)止裂鋼首次應用于大型造船廠，首批供貨量4000噸。

目前，中國止裂鋼已形成了從A-EH47全系列﹑全規(guī)格覆蓋，并突破特厚超寬高止裂性鋼板的生產(chǎn)工藝極限，開發(fā)出最大厚度90mm﹑最大寬度4300mm，最大Kca≥12000N/mm3/2的EH40BCA﹑EH47BCA高止裂性鋼板，達到國際領先水平。

此外，公開數(shù)據(jù)表明，國產(chǎn)80mm及以下規(guī)格止裂鋼的止裂性指標Kca達到9000N/mm3/2以上，YP40鋼種的止裂性指標Kca達到10000N/mm3/2以上，遠超日韓鋼企指標。

憑借品種規(guī)格全覆蓋、止裂性與焊接性能優(yōu)異、實物質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢，中國止裂鋼已成功應用于國產(chǎn)最大20000TEU超大型集裝箱船和在建的9艘世界最大22000TEU超大型集裝箱船。

目前，中國擁有自主知識產(chǎn)權的《船用超高強度止裂鋼板》國家標準已進入征求意見階段，即將發(fā)布。它將填補國內(nèi)標準空白，進一步促進中國大型集裝箱船用止裂鋼實物質(zhì)量穩(wěn)定提高和達到國際先進水平，推動企業(yè)技術進步，為中國鋼鐵企業(yè)加入國際止裂鋼市場競爭創(chuàng)造更有力的條件。

結(jié)語

隨著集裝箱船日趨大型化，未來對船用止裂鋼的需求量會進一步加大，性能要求也會不斷提高。盡管國內(nèi)鋼鐵企業(yè)已成功開發(fā)此類產(chǎn)品，但還不能完全滿足市場需求，性能水平與國際頂級水平相比也還有差距。相信未來隨著中國造船工業(yè)的不斷提升，止裂鋼的研發(fā)生產(chǎn)會再進一步，真正立于世界之巔。

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