住友推出焊接部位疲劳强度更高的高张力钢板

住友金属工业开发出了焊接部位的疲劳强度更高的“FCA-W钢”。是对抗疲劳特性出色的高张力厚钢板“FCA钢”进一步改进而成。目前已决定在川崎造船建造的LNG船上采用。

疲劳的发生过程是:首先产生细小的疲劳龟裂,然后这些龟裂逐渐扩大。因此,在钢结构物的疲劳设计中,通常将重点放在防止疲劳龟裂的发生上。与此不同,该公司2001年开发的FCA钢的特点是通过抑制已发生的疲劳龟裂的扩大,来达到抗疲劳破坏的效果。新开发的FCA-W钢能够进一步抑制焊接部位发生的疲劳龟裂。

具体来说,川崎造船将使用FCA-W钢作为LNG船舱盖及上甲板的焊接部位、舱盖壳板,液舱盖上甲板内侧的加强构件(图)。这些部位位于船体中央位置,最大程度地承担着船体纵向弯曲的负荷。以前,为了确保一定的疲劳强度而采用的做法是:增加板厚、加装加强构件、或者为了避免应力集中而采用磨削加工。

而采用FCA-W钢时,无需增加厚度或者进行加强,即可获得一定的疲劳强度。据日本海事协会的评测,采用FCA-W钢部位的疲劳寿命达到以往钢材的约2倍以上。这样,在延长采用FCA-W钢部位的寿命的基础上,还可通过船体的轻型化来提高燃效。另外,由于可省略磨削加工等工序,因此还可降低成本。

图片说明:“FCA-W钢”的采用部位(日本海事协会用于计算的数据)。舱盖抗拒波浪造成的船体纵向弯曲变形,结果使得舱盖及上甲板的焊接部位承受强大的应力。这一应力随着波浪反复出现巨大变动,从而影响疲劳寿命。

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