船体结构钢 ASTM A131/A131M-07

美国材料与试验协会标准

船体结构钢

ASTM A131/A131M-07

代替 ASTM A131／A131M-03

1 范围

 

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1.1 本标准适用于主要用于船体结构的结构型钢、板材、棒材和铆钉材。

1.2 本标准材料可分为以下等级：

1.2.1一般强度-A、B、D、CS和E级，规定的较低屈服点为34ksi［235MPa］

1.2.2 高度度-AH、DH、EH和FH级，规定的较低屈服点为46ksi（315MPa），51ksi（350MPa），或57ksi(390MPa)。

1.3 型材和棒材一一般适用于A，AH32或AH36级，由供需双方协商，可以供应其它级别钢。

1.4 当钢材要被焊接时，其先决条件是应采用适合于钢材等级和预定用途或服务的焊接工艺。见A6／A6M中附录X3有关焊接性资料。

1.5 以英寸一磅单位或SI单位所表示的值都应视为标准值。在本文中，SI单位列于括号中。每种单位制所表示的值并不完全相同。因此，每种单位制必须单独使用。两种单位制的混合使用可导致与本标准的不一致。

2 引用标准

2.1ASTM标准

A6/A6M 热轧结构棒材、板材、型材及板桩的一般要求

A370 钢产品力学性能试验方法和定义

E112 平均晶粒度的测定方法

3术语

3.1本标准规定术语的定义

3.1.1控轧，名词一钢的一种热加工方法，包括为使奥氏体完全再结晶而在正火热处理的范围内终轧。

3.1.2 热机械控制工艺，名词一钢的一种热加工方法，包括严格控制钢的温度和压下量。在接近或低于Ar3转变温度时采用大比例的轧制压下量，并且可包括轧制到双相区临界间温度范围较低的终端温度，以便允许有少量的奥氏体再结晶。该工艺可以包括轧制完成时的快速冷却。

4 订货信息

4.1 当按本标准订购材料时，应符合A6／A6M制定的有关订购信息规则。

4.2针对本标准的补充订购条件如下：

4.2.1 状态（控轧或热机械轧制工艺，如适用）

5 材料及制造

5.1沸腾钢应不适用。

5.2除A、B级钢外，半镇静钢应不适用。

5.3 D、CS、E、AH32、AH36、AH40、DH32、DH36、DH40、EH32、EH36、EH40、FH32、FH36

 

和FH40级钢应使用细晶粒工艺制造。对于一般强度钢，应使用Al细化晶粒，对高度度钢，可采用

Al、V或Nb细化晶粒。

5.4 订购CS级的所有厚度钢板都应正火，订购E级的所有厚度钢板应正火或热机械控制轧制，订购厚度＞1-3／8in．（35mm）的D级钢板应正火、控轧或热机械控制轧制，见表1。

表1 一般强度结构钢的交货状态及冲击试验的频数

级 别	脱氧方法	产品 A	交货状态B（冲击试验频数）
			厚度（t），in.（mm）
			t>0.25(6.4) t≤1.0(25)		t>1.0(25) t≤1.375(35)	t>1.375(35) t≤2.0(50)	1>2.0(50) t≤4.0(100)
A	半镇静	全部		A（一）			aVN
							N（一）F，TM（一）， CR(50[45]),AR(50[45])
	镇静	P
		S					NAD
B	半镇静	全部	A（一）		A(50[45])		NAD
	镇静	P					N(50[45],TM(50[45]), CR(25[23]),AR(25[23])
		S					NAD
D	镇静 细化晶粒	P		A(50[45]),N(50[45])		N(50[45]) TM(50[45]) CR(50[45])	N(50[45]), TM(50[45],CR(25[23])
							NAD
		S
E	镇静 细化晶粒	P	N(P),TM(P)				N(P),TM(P)
		S	N(25[23]),TM(25[23]),CR(15[14])				NAD
CS	镇静 细化晶粒	P	N（一）.				N(P)、
		S	N(-)				NAD

注：A产品：P＝钢板，S＝型材和棒材

B 交货状态：A＝任意状态，AR＝轧制，N＝正火，CR＝控轧，TM＝热机械控制轧制

C 冲击试验频数：：（每炉钢冲击试验的批量，吨［Mg］），（一）＝不需冲击试验，（P）＝每张轧制钢板

D 交货状态不适用。

E 当材料采用细化品粒和正火工艺生产时，A级钢不要求冲击试验

5.5 订购EH32和EH36级的所有厚度钢板应正火或热机械控制轧制，订购EH40、FH32、FH36和FH40级的所有厚度钢板应正火、热机械控制轧制或淬火＋回火。当这样规定时，订购AH32、AH36、AH40、DH32、DH36、DH40级的钢板应正火、控轧或热机械控制轧制。见表2。

5.8 若是型钢，与厚度有关的是凸缘尺寸。关于型钢及棒材的热处理和轧制要求见表1和表2。

 

表2 高度度船体结构钢的交货状态和冲击试验的频数

级别	脱氧 方法	细化 品粒 元素	交货状态＾（冲击试验频数）
			产品	厚度（L），in.（mm）
				>0.25(6.4) 1≤0.5(12.5)	>0.5(12.5) 1≤0.8(20)	>0.8(20) 1≤1.0(25)	>1.0(25) 1≤1.375(35)	D1.375(35) 1≤2.0(50)	2.0(50) 1≤4.0(100)
AH36 AII32	镇静 细化 品粒 工艺	Nb V	P	A(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				N(50[45]),TM(50[45]) CR(25[23])
			S	A(50[45])	\(50[45]).TM(50[45]),CR50[45]).AR(25[23])				MD
		IV AI Ti	P	A(50[45]) AR(25[23]) \(50[45]) TM(50[45]) CR(50[45]			N(50[45]),TM(50[45]), CR(50[45])		N(50[45]),TM(50[45]) CR(25[23])
			S	A(50[45])		AR(25[23]) N(50[45]). TM(50[45]), CR(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]), CR(50[45]),AR(25[23])		MD
DH32 DH36		Nb V	P	A(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				N(50[45]),TM (50[45]),CR(25[23])
			S	A(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				MD
		IV	P	A(50[45])		AR(25[23]) N(50[45]), TM(50[45]). CR(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]). CR(50[45])		N(50[45]),TM (50[45]),CR(25[23])
		Al Ti	S	A(50[45])		AR(25[23]) N(50[45]), TM(50[45]). CR(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]), CR(50[45])		MD
EH32 EH36		任意	P	N(P),TM(P)					N(P),TM(P)
			S	N(25[23]),TM(25[23]),CR(15[14])					MD
FH32 FH36		任意	P	N(P),TM(P),QT(P)					N(P),TM(P)
			S	N(25[23]),TM(25[23]),QT(25[23])					MMD
MI40		任意	P	A(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				N(50[45]),TM (50[45]),QT(P)
			S	A(50[45])	N(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				NMD
DH40		任意	P		(50[45]),TM(50[45]),CR(50[45])				N(50[45]),TM (50[45]),QT(P)
			S		N(50[45]),TM(50[45]),CR (50[45])				MD
EH40		任意	P	N(P),TM(P),QT(P)					N(P),TM(P),QT(P)
			S	N(25[23]),TM(23[23]),CR(25[23])					MD
F40		任意	P	N(P),TM(P),QT(P)					N(P),TM(P),QT(P)
			S	N(25[23]),TM(25[23]),CR(25[23])					NAD

注：A 交货状态：A＝任意状态，AR＝轧制状态，TM＝热机械控制轧轧制，CR＝控轧，QT＝淬火＋回火，N＝正火

B 冲击试验频数：（每炉钢冲击试验的批量，吨［Mg］），（P）＝每张轧制钢板

C产品：P＝钢板，S＝型材和棒材

D交货状态不适用。

6 化学成分的要求

6.1 化学成分的熔炼分析应符合表3和4所列的要求。

6.1.1 当规定时，表3、表4规定要求的元素的成品分析允许偏差应符合A6／A6M的规定。

6.2 对热机械控制轧制钢，碳当量应根据熔炼分析确定，且应符合表5中的要求。

 

表3 一般强度船体结构钢化学成分要求

元素	化学成分（熔炼分析），％较大，除非另有规定 A
	脱氧方法及厚度（1），in．（mm）
	A	B		D	E	CS
	镇静或半镇静 1≤2.0in.(50mm) 镇静 1>2.0in.(50mm)	镇静或半镇静 1≤2.0in.(50mm) 镇静 >2.0im.(50mm)		镇静 细化品粒”	镇静 细化品粒＂	镇静 细化品粒＂
C Mn，较小 Si P S	0.21 2.5xC 0.50 0.035 0.035	0.21 0.60↑ 0.35 0.035 0.035		0.21 0.60 0.10-0.35 0.035 0.035	0.18 0.70 0.10-0.35 0.035 0.035	0.16 1.00 0.10-0.35 0.035 0.035
Ni Cr Mo Cu			E
C Mn/6	0.40	0.40		0.40	0.40	0.40

A 有意添加的元素应测定并报告。

B E级钢、CS级钢和厚度＞1.0in．（25mm）D级钢应含有至少一种足量的细化晶粒元素，以满足细化品粒工艺要求（见

第7节）。

C 对于A级型材和棒材，较大碳含量为0.23％可接受。

D 酸溶AI含量不小于0.015％的地方，较小Si含量不适用。

E Ni、Cr、Mo和Cu的含量应该确定并报告，当总量不超过0.02％时，这些元素可报告为≤0.02％。

＋ 此值是编辑上的变化

表4 高度度船体结构钢化学成分要求

元素	化学成分＾（熔炼分析），％，较大，除非另外规定
	AH／DH／EH32，AH／DH／EH36和 AH/DH/EH40	FH32/36/40
	脱氧方法
	镇静，细化晶粒工艺B	镇静，细化品粒工艺B
C Mn Si P S Al（酸溶），较小EF NbF VF Ti Cu Cr Ni Mo N	0.18 0.90-1.60℃ 0.10-0.50D 0.035 0.035 0.015 0.02-0.05 0.05-0.10 0.02 0.35 0.20 0.40 0.08 ...	0.16 0.90-1.60 0.10-0.50D 0.025 0.025 0.015 0.02-0.05 0.05-0.10 0.02 0.35 0.20 0.40 0.08 0.009

A 任何特意添加的其它元素的含量应该测定并报告。

 

B 钢中应至少含有一种足量的品粒细化元素，以满足细化品粒工艺的要求（见第7节）。

C 厚度≤0.5im．（12.5mm）AH级钢，其较小Mn含量可为0.70％。

D 如果酸溶AI不小于0.015％，较小的Si含量不适用。

E 按照7.1，总AI量可用于替代酸溶AI含量

F 当AI、Nb、V这些元素中的任何一种单独添加时，应采用其规定含量，当复合使用时，可适当采用在7.2.2和7.2.3中适用的较小含量。

G 如果存在铝（AI），则为0.012。

表5 由TMCP生产的高度度船体结构钢的碳当量

级别	碳当量，较大，％
	1≤2.0in.(50mm)	2.0in.(50mm) 1≤4.0im.(100mm)
AH32,DH32,EH32,FH32 AH36,DH36,EH36,FH36 AH40,DH40,EH40,FH40	0.36 0.38 0.40	0.38 0.40 0.42

A：应使用下面碳当量公式计算碳当量Ceq：

Ceq=C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu)/15 (%)

7 金相筹备

7.1第5.3节中指出的钢级应用细晶粒工艺制造，且应满足规范A6／A6M中细奥氏体晶粒度的要求。7.2在5.3允许的情况下，当采用Nb、V或复合Nb＋V细化晶粒时，下列中的一条或多条应满足：

7.2.1 每炉钢较小的Nb含量为0.020％或较小的V含量为0.050％

7.2.2 当复合使用V和A1时，较小的V含量为0.030％和较小的酸溶A1含量为0.010％、或较小的总A1量0.015％。

7.2.3当Nb和A1复合使用时，较小的Nb含量为0.010％和较小的酸溶A1含量为0.010％、或较小的

总A1量为0.015％。

7.2.4 按照试验方法E112，每炉McQuaid-Ehn奥氏体晶粒度应≥5级。

8 力学性能要求

8.1 拉伸试验

8.1.1 除如下列各项规定外，用试验试样代表的材料应符合表6中的所列的拉伸性能要求。

8.1.1.1对于横截面积小于lin．2（645m㎡）的型材和厚度或直径小于1／2in．（12.5mm）的棒材（扁材除外），生产商不需做拉伸试验，但其化学成分必须符合拉伸性能的要求。

8.1.1.2表6中对延伸率的要求不适用于带有凸出花纹的底板用钢。然而，对于厚度超过1／2in．（12.5mm）底板用钢，当进行弯曲试验时，凸出花纹位于试样内侧，其内弯直径应为板厚的3倍，试样应冷弯180°后无裂纹，弯曲试验的试样取样应按8.1.2中有关拉伸试验的规定。

8.1.2 对于结构钢，每一炉次应选取两个不同的板材、型材、钢棒材料各做一个拉力试验，当从一炉中的交货材料不足50吨（45Mg）时，则仅做一个位伸试验。然而，如果同一炉钢轧成的钢材，其厚度或直径相差≥3／8in．（10mm），则从较厚和较薄的两个轧制材料上各做一个拉力试验，而不考虑其所代表的重量。

8.1.3 对于淬火和回火钢，包括EH40、FH32、FH36和FH40级钢，每块淬火和回火钢板应做一个拉伸试验。

 

8.2 韧性试验

8.2.1 按照表1和表2的要求，厚度＞2in．（50mm）的A级材料、厚度＞1in．（25mm）的B级材料及厚度＞1／4in．（6.4mm）的D、E、AH32、AH36、AH40、DH32、DH36、DH40、EH32、EH36、EH40、FH32、 FH36和FH40级材料，应进行夏比V型缺口试验。夏比V型缺口试验的频数应按表1和2的要求，试验结果应符合表7的要求。

8.2.2 对于EH32、EH36、EH40、FH32、FH36、FH40级板材，每张轧制钢板上应取一组三个冲击试样。

8.2.3按表1和表2的要求，对于A、B、D、AH32、AH36、AH40、DH32、DH36、DH40级板材、所有的型材及棒材，每炉钢的每个试验批应从较厚的材料上取一组三个冲击试样。当要求按炉次检验时，对同一炉次、同一轧机生产的同种类型的产品，表1和表2中指出的每一试验批应取一组三个试样。这组冲击试样应取自于较大厚度产品中的不同轧制件或热处理件。一个轧制单件指的是以一个板坯、方坯、大方坯或直接由一个钢锭轧制成的产品。如果不同截面的较大厚度或直径相差≥3／8in．（10mm），则不管重量为多少，较厚和较薄的轧制材料均应取一组冲击试样。

8.2.4 钢板试样应取自板材的一个角部，而型钢试样应取自型材末端距凸边外缘三分之一或型钢的支脚到腹板或底部三分之一处，棒材试样应按照A6／A6M所述取样。

8.2.5 根据材料厚度尽可能加工成较大尺寸试样。试样的纵向轴线应位于钢材表面和厚度中心之间的中部位置，缺口的长度方向应垂直于结构产品轧制表面。

8.2.6除非买方订单上规定了方向，否则，试样的纵轴是平行于还是垂直于钢板的较终轧制方向，由钢制造商任意选择。

8.2.7冲击试验应按照A370试验方法和定义中的夏比冲击试验章节进行。

8.2.8每一个冲击试验应由从一个试验位置所取三个试样的均值组成。平均值应满足规定较小值，允许有不多于一个值低于规定的较小值，但在任何情况下，都不得低于规定较小平均值的70％。

8.2.8.1 当试验结果不符合前面的要求，但符合8.2.8.1（2）和（3）的要求，则应在尽可能靠近较初取样位置处另取三个附加试样，并把它们的试验结果加到前面的结果中形成一个新的平均值，如果这六个试样满足8.2.8.1中（1）、（2）、（3）条件，则它所代表的结构产品可以接受。

（1）平均值不小于所规定的较小平均值；

（2）不多于2个单个值低于所规定的较小平均值；

（3）不多于1个单个值低于所规定的较小平均值的70％。

8.2.8.2 如果在复验没有达到所规定的能量值，生产商可决定对轧制状态的材料进行热处理或对热处

理状态的材料进行重新热处理。8.2.8.3 热处理或重新热处理后，应按照和原始材料相同的方法，对一组三个试样进行检验和评定。

8.2.8.4 当按炉检验时，如果检验的较厚产品的冲击试验结果不能满足要求，材料应当被拒收，而且下一个较厚材料可以按照8.2.8进行检验，以证明本炉次的其余部分合格。根据生产方决定，可对每块被拒收的材料进行复验，在这种情况下，每一件将依赖于其自身的检验结果。如果需要，根据供方的.决定，复验前可将产品进行热处理。

9 交货一般要求9.1 按该标准供货的材料应符合现行版本A6／A6M的要求，对于订购的结构产品，一旦存在分歧，应

依本规范为准。

10 钢板清理

 

10.1 在除去任一缺陷后，准备焊（接）补的钢板缺陷处的任意位置的厚度减薄都不能超过钢板公称厚

度的20％。

11 试验报告11.1 当购方订单中要求试验报告时，报告应列出第7节和第8节所要求的每次试验结果。除非仅有组试验结果需被报告，这种情况为交货的同一炉号的材料重量小于10吨（9Mg），而且厚度变化不超

出第8节的规定。11.2 被试验产品的厚度没必要和单个订购的厚度相同，因为它是按炉进行检验而不是按每个订单进行检验。

12 标记

12.1 按正火热处理生产的钢板，应用尾标N标明，以说明该钢板已经正火处理。

12.2 按控轧条件生产的钢板应用尾标CR标明，以说明该钢板已经控轧处理。

12.3 按热机械控制轧制生产的钢板，应用尾标TM标明，以说明钢板已经热机械控制轧制处理。

12.4 按淬火和回火热处理的钢板应用尾标QT标明，以说明钢板已经淬火和回火处理。

13 关键词

13.1 棒材、较高度度、一般强度、钢板、铆钉、型材、船体结构、钢、结构钢。

表6一般强度和高度度船体结构钢的拉伸性能要求

级别	抗拉强度 ksi(MPa)	屈服点，较小 ksi(MPa)	延伸率，较小 8in(200mm)%A·B	延伸率，较小 2in(50mm),%B.C
一般强度 A,B,D,E,CS	58~75[400~520]	34(235)	21-	24
高度度 AH32,DH32,EH32,FH32 AH36,DH36,EH36,FH36 AH40,DH40,EH40,FH40	64~85[440~590] 71~90[490~620] 74~94[510~650]	46(315) 51(355) 57(390)	19 19 19	22 22 22

A：对于公称厚度或直径小于5／16in．（8mm），应从规定的标距长度8in．（200mm）时的延伸率百分比中扣除。详见A6／A6M标准中拉伸试验部分有关降低延伸率要求的调整。

B：对于底板钢板延伸率不要求。

C：对于公称厚度或直径大于3.5in．（90mm），应从规定的标距长度2in．（50mm）的延伸率百分比中扣除，详见A6／A6M标准中拉伸试验部分有关降低延伸率要求的调整。

D：对于A级型材或棒材，其抗拉强度的上限可为80ksi（550MPa）。

 

表7 一般强度和高度度船体结构钢的夏比V型缺口冲击要求

级别AB	试验温度 F(℃)	平均吸收能，较小，f·bf（J）
		厚度（t），in.（mm）
		1≤2.0m.(50mm)		2.0in.(50mm) 1≤2.8in.(70mm)		2.8in.(70mm) 1≤4.0in.(100mm)
		夏比V型缺口冲击试样方向”
		纵向	横向	纵向	横向	纵向	横向
V	68(20)	-	-	25(34)	17(24)	30(41)	20(27)
B	32(0)	20(27)	14(20)	25(34)	17(24)	30(41)	20(27)
AH32		23(31)	16(22)	28(38)	19(26)	34(46)	23(31)
AH36		25(34)	17(24)	30(41)	20(27)	37(50)	25(34)
AH40		29(39)	19(26)	34 (46)	23 (31)	41(55)	27(37)
D	-4(-20)	20(27)	14(20)	25(34)	17(24)	30(41)	20(27)
DH32		23(31)	16(22)	28(38)	19(26)	34(46)	23(31)
DH36		25(34)	17(24)	30(41)	20(27)	37(50)	25(34)
DH40		29(39)	19(26)	34 (46)	23 (31)	41(55)	27(37)
E	-40(-40)	20(27)	14(20)	25(34)	17(24)	30(41)	20(27)
CS		-	-	25(34)	17(24)	30(41)	20(27)
EH32		23(31)	16(22)	28(38)	19(26)	34(46)	23(31)
EH36		25(34)	17(24)	30(41)	20(27)	37(50)	25(34)
EH40		29(39)	19(26)	34 (46)	23 (31)	41(55)	27(37)
FH32	-76(-60)	23(31)	16(22)	28(38)	19(26)	34(46)	23(31)
FH36		25(34)	17(24)	30(41)	20(27)	37(50)	25(34)
FH40		29(39)	19(26)	34(46)	23 (31)	41(55)	27(37)

A：根据表1规定进行夏比V型缺口冲击试验时，夏比V型缺口冲击试验要求适用于一般强度结构钢。

B：根据表2规定进行夏比V型缺口冲击试验时，夏比V型缺口冲击试验要求适用于高度度结构钢。

C：能量值是全尺寸试样（0.394x0.394in［10x10mm］）的较小值。

对于尺寸试样，其能量值则如下：

试样尺寸   0.394x0.295    0.394x0.197    0.394x0.098

in(mm)     (10x7.5)     (10x5.0)     (10x2.5)

所要求的能量值   5E/6        2E/3         E/2

E一对于全尺寸试样所要求的能量值

D：任何方向都接受：

E：当材料采用细品粒工艺生产并进行正火时，A级钢不要求进行冲击试验。

 

补充要求

仅当在订单中有规定时，下列补充要求方可使用：

S32 单炉捆扎

S32.1捆扎包括由单炉钢组成的型钢或棒钢。

S85 产品的化学分析

S85.1 对于钢板、型材、棒材其化学成分应按6.1.1确定，试样的数量应在订单中标明。

S86 冲击试样的方向

S86.1冲击试样的方向应按照订单中的详细说明（购方应说明试样为横向还是纵向）

S87 DH级钢材的热处理

S87.1 厚度大于3／4in．（19mm）的铝处理DH级钢应正火。

S88 附加拉伸试验

S88.1 在每炉次的每50吨（45Mg）或不足50吨的钢材中至少做一个拉伸试验。如果材料的公称厚度或直径相差大于或等于0.375in．（10mm），则应以每50吨（45Mg）为单位对较厚和较薄的材料各做一次拉伸试验。