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摘要：近年来，我国各项科学技术的快速发展，对我国船舶建造技术的提高起到了重要的促进作用，船舶建造技术更为先进，并对应用的材料提出了更高的要求。高强度钢因其具备的优点被广泛应用在船体结构中，这是船舶建造中发展过程中的一个重要内容，应用了高强度钢之后，船体结构的重量得到有效降低。而随着人们对高强度钢进行深入研究以及船舶建造的用料要求更加严格，使得高强度钢在船体结构中的应用情况有了一些改变，对高强度的应用比例控制成了我国船舶建造中的一个难点。由此，本文将对高强度钢在船体结构中的应用进行简要分析，主要分析内容包括高强度钢应用历程、特性以及具体应用情况。
关键词：高强度钢；船体结构；应用管窥
一、高强度钢在船体结构中应用的概况
现阶段，对于高强度钢的定义并没有形成统一的看法，并且随着现代技术的不断更新，刚强度钢的定义也在变化，通常情况下，是以屈服强度来对钢材进行划分，高强度钢就是指的屈服强度高于1370MPa的钢材。高强度钢在船体结构中的应用经历了不同阶段，不同阶段的应用程度也各不相同，高强度钢早在二十世纪的七十年代就开始应用于船体结构中，那个时期的船舶建造较为关注应用材料的经济性，高强度钢的高屈服强度能使船体结构中的零部件尺寸明显减小，降低了整船重量，并减少了船舶建造所需的资金投入，能实现船舶建造的经济效益最大化，因此，高强度钢在船舶建造领域获得了广泛关注，在船体结构的的甲板和底部这些部位开始出现高强度钢的身影。并在之后十几年的时间里，越来越多类型的船舶建造开始应用高强度钢，并且应用的比例也在不断提高。而随着船舶建造技术不断提高，对材料有了更多更高的要求，不再是单纯的关注材料具备的经济性，在其他方面也提出了更高的要求，在此情况下，高强度钢单一的经济性已难以满足船舶建造的更全面的需求，其应用比例开始逐步下降，这点可以通过分析相关统计资料记载的数据之后发现，高强度钢在船体结构中的应用比例从最开始快速增长到之后趋于平缓再逐步下降。
二、高强度钢的特性
高强度钢能被广泛应用于船体结构中，离不开其具备的优势，但从某个角度来说，高强度钢的有些材料特性限制了其在船体结构中的应用程度。具体说来，高强度钢最明显的优点在于与普通钢材相比，具有更高的屈服强度，最大屈服系数比普通钢材大了将近80-155N/mm2，并在有些情况下还会超出这个区间，高强度钢具备的较高屈服强度，应用在船体结构中能减小截面的尺寸，减少了钢材的使用数量，降低了船舶建造中的成本投入，不仅体现在钢材购买费用的减少，还表现在安装和运输上所需的资金也得到了有效降低，具有较强的经济性。虽然高强度钢具有较高的屈服强度，但这却并没有提高高强度钢的弹性模量，较低的弹性模量带来的是较低的疲劳强度，这也是高强度钢最主要的缺点，高强度钢这一缺陷主要体现在应用在船体结构中，因其较高的屈服强度使得截面尺寸变小了，但其变形程度却显著增加，因此，在船体结构的不同构件连接的部位承受额外负荷的可能性加大，导致这些部位容易因应力过于集中发生断裂现象，加大了船舶的维修费用，不符合船舶建造的经济性需求，并在一定程度上缩短了船舶的使用年限，所以这就使得高强度钢在船体结构中难以得到进一步应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高强度钢存在的这一缺陷是研究人员在研究了大量的不同情况的船舶损坏之后，并综合相关资料信息进行总结之后得出的结论。
三、高强度钢在船体结构中的具体应用
（一）、高强度钢在船体结构中的应用范围
高强度钢因其具有的优点在船体结构中广泛应用，但不是所有的部位都适合应用，在确定应用范围时要综合考虑船体结构中不同部位的特点和作用，以此保障高强度钢在船体结构中的应用效果。高强度钢在船体结构中的应用主要集中在总纵弯曲较大的部位和局部应力较大的部位，其中总纵弯曲较大的部位需要抵抗较多外力，来保护船体结构完整的部位，这些部位以甲板和底部的纵向构件为主，这些部位承受的外力主要为船舶承受的重力、受到的浮力、水的冲击力以及船舶行驶过程中的惯性力。而局部应力较大的部位需要材料具有较大的屈服强度来对抗应力，因此，在材料的选择上通常选用高强度钢，在这些部分应用高强度钢能取得效果最理想。但在船体结构中，并不是所有的部位都适合应用高强度钢，若不加以控制，甚至会严重影响到船舶的性能和使用寿命，比如在容易导致材料疲劳的部位，其中以位于水线附近的的舷侧构件为代表，这些部位在水中承受较大的冲击时大时小、载荷时重时轻，极易发生材料疲劳，产生裂纹，因此，高强度钢这种疲劳强度较低的材料并不适用于这些部位，并且在那些不需要承受太多外力的部位应用高强度钢的效果也并不突出。
（二）、高强度钢应用在船体结构中需注意的问题
在船体结构中应用高强度钢，有些需要注意的问题，只有对这些问题进行注意和改进才能更好的实现高强度钢在船体结构中的应用。通常来说，需要对以下三点内容进行注意：一是由于高强度钢的疲劳强度较低，所以，高强度钢在船体结构中的应用应尽量避开那些对材料疲劳强度要求较高的部位，这样有效减少材料疲劳现象的发生，保障船舶的使用性能和使用年限。二是在船舶建造的设计阶段，需要通过相关处理来提高船体结构中高强度钢的疲劳强度，首先，对船体结构的应用的高强度钢各部位节点的受力情况进行详细分析，借力相关处理原则来减小出现某一区域应力太过集中的可能性，并对一些频繁出现应力集中的区域进行用料形式的改变，并在用料上酌情增加。其次基于建造公差的基础，对船体结构的高强度钢构件的连接位置进行严格控制，使其处于同一水平线上，尤其是高强度钢制成的连接构件很薄，承受应力的能力较弱，所以更应严格控制。三是防止裂纹产生，主要为延期裂纹和再热裂纹，这两种裂纹都是对高强度钢进行焊接时可能会出现的，只是在出现的时间上有所差异，其中延期裂纹是在焊接之后的冷却过程中出现的，出现时间从几分钟到几天不等，并且延期裂纹的出现几率与钢材的强度具有很大关系，因此，在高强度钢的焊接时严格控制焊接工艺和材料，以此来减小延期裂纹出现的可能性。
总结：在经济快速发展的当下，对船舶的需求量会更大，必定也会对船舶的建造水平提出更高的要求，因此，在船舶建造未来的发展中，应将如何合理应用高强度钢作为其中的一项重要内容，研究出高强度钢最合适的应用比例，来提高船舶建造水平。
参考文献
[1].章漪云，何晓航.高强度钢在船体结构中的应用探讨[J].船舶，2004（2）：30-33.
[2].张良涛.高强度钢在船体结构中应用的工艺探讨[C]// 福建省科协学术年会船舶及海洋工程分会.2008：74-75.
论文作者:曹平,徐晓达
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：高强度论文; 船体论文; 结构论文; 船舶论文; 部位论文; 强度论文; 裂纹论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;