耐磨材在挖泥船上的运用

李云龙

摘要：本文以15000方耙吸式挖泥船为例，重点分析耐磨材材料特性、焊接工艺、运用位置以及所发挥的作用，为其他挖泥船运用耐磨材提供参考依据。

关键词：耐磨材；焊材；主泥门

引 言

2016年1月，广东中远海运承接了一艘15000方自航耙吸式挖泥船“BONNY RIVER”号。“BONNY RIVER”是我司承接的第一艘挖泥船，使用方为比利时DEME公司，其耐磨材是在我司第一次运用，对耐磨材在该船的运用进行分析总结，对于后续挖泥船的建造具有很好的借鉴意义。

1 耐磨材材料介绍

耐磨材在挖泥船上有非常广泛的运用，主要保护与流沙直接接触的泥管、泥道、泥门、消能箱等部位。

我厂挖泥船采用的是法国CREUSABRO 4800耐磨板。CREUSABR系列钢板是欧洲阿塞洛米塔尔钢铁集团（ARCELOR MITTAL INDUSTEEL）生产的高品质耐磨钢板，在欧洲及世界其他各地应用广泛，具有优异的耐磨、加工、耐高温性能。CREUSABRO系列钢的创新性就在于化学成分和特定的热处理工艺有机而准确的结合。其拥有均匀而细腻的显微基体，并通过高硬度耐高温的铬和钼的显微碳化物的沉积（4800还有钛显微碳化物）进行强化，并使钢的成分含有在受外力时能转化为马氏体的残余奥氏体，行业上称这种做法为TRIP（塑性变性诱导相变）效应。基于TRIP效应，相对传统的水淬钢，CREUSABRO系列钢种的耐磨性能特别优异，其中CREUSABRO 4800的硬度可达430HB。另外，CREUSABRO钢板可在温度达350℃的高温环境下使用仍能保持其出色的耐磨性和使用寿命，这是传统普通水淬钢板所不能具备的性能，传统普通水淬钢板一般使用温度是250℃，且在高温环境的冲击磨损会令其寿命剧减。因此采用CREUSABRO钢板生产制造的机械设备，其使用寿命相对提高，维修周期相对延长，CREUSABRO 4800耐磨板使用寿命达到传统碳钢板的3倍以上， 这大大降低了维修成本费用。

2 耐磨材焊材介绍

2.1 根据焊材供应商的推荐（见图1），CREUSABRO4800耐磨材有三种不同等级的焊接材料：

（1）低碳低锰合金焊材

机械特性：

最大屈服强度~460MPa/最大拉伸强度~550MPa的焊材选择条件：

不需要高机械性能焊材的时候

当焊材不需要直接磨损的时候

当不需要对母材和焊材进行高温预热的时候

优点：

减少焊接应力和冷裂纹风险

便于制造

高碳高锰合金焊材

机械特性：

最大屈服强度~690MPa/最大拉伸强度~800MPa的焊材

选择条件：

当焊材需要承受高强度拉伸的时候（如重载荷和反复疲劳）

当焊材需要直接暴露磨损的时候

缺点：

增加冷裂纹发生几率（因焊材强度提升）

需要更为严苛的焊接条件（如焊前预热）

不锈钢焊材，奥氏体或奥氏铁素体

机械特性：

最大屈服强度~460MPa高韧性焊材

最大拉伸强度~600MPa 与低碳低锰合金相当

选择条件：

焊缝比较密集和高应力结构

多层板

焊接环境恶劣区域

高度耐磨（加工硬化）

优点：

当不需要对母材和焊材进行预热

较少的焊接条件

缺点：

焊材价格较贵

图1 三种耐磨焊材的适用类型

2.2 举例说明低碳低锰焊材选型具体如下（见图2）：在该项目我们采用的E7016焊材，为供应商推荐型号。

图2 该船焊材型号选取

3 耐磨材实船运用

在我司承接的“Bonny River”挖泥船上，主泥门、自卸泥道等泥浆磨损严重部位充分运用了耐磨材。如下图3，主泥门上方与自卸泥道之间覆盖了一层14厚2m宽的耐磨板焊接在主泥门上。

图 3 主泥门耐磨材运用

如下图4，自卸泥道耐磨材运用，在自卸泥道两侧壁板和泥道端部下角设耐磨板：

图4 自卸泥道耐磨材运用

实景图如下：

图5 自卸泥道实景图

4 耐磨材焊接节点

见图6和图7，该节点为耐磨材安装焊接典型节点：如图6所示，原耐磨材与船板母材采用E7016焊材进行焊接，该焊材为低碳低锰焊材，虽然已经降低了发生焊接裂纹风险，但是在实际焊接过程中还是经常有焊接裂纹产生（焊接裂纹一般是在焊后48小时内产生）。

针对该情况，经过和厂家协商，将盖面焊材改为ER307Si，焊接后再未出现裂纹。

图6 改善前焊接节点

图7 改善后焊接节点

5 结束语

经过对该项目耐磨材、对应焊材、安装形式进行研究，基本掌握耐磨材实船运用方法，对将来类似材料运用起到积极的参考作用。

参考文献

焊材供应商. Welding guidelines C4800.

林海波.疏浚系统耐磨材料的应用研究，《船舶与海洋工程》，2012-12-30.

黄雪平.耐磨钢板及其应用，《金属矿山》，2009-11-23.

蔡鸿兴.碳化铬符合耐磨板及HARDOX板在泥管中的应用.《中国水运（下半月）》，2014-08-15