船舶海工用鋼應(yīng)用有哪些新進(jìn)展？
無錫不銹鋼板、無錫不銹鋼管廠家無錫漢能不銹鋼2020年10月22日訊 近日，我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首艘2300TEU(標(biāo)準(zhǔn)箱級(jí)）雙燃料動(dòng)力集裝箱船命名交付。這是近年來我國(guó)取得的多個(gè)全球首次之一。從國(guó)內(nèi)首次到全球首次，我國(guó)船舶海工行業(yè)獲得快速發(fā)展。
在這背后，少不了鋼鐵的默默支撐。無論是在船舶航行、海洋油氣開采、深海鉆采集輸，還是極地科研探險(xiǎn)上，從淺水到深水，從近海到遠(yuǎn)海，鋼材在助力我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都發(fā)揮著重要作用。
造更快更好的船舶
在船舶用鋼方面，據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，鋼材主要用于船舶船體、貨艙、管系（包括泵和閥）和部分船舶裝飾等的建造。除了用于建造常規(guī)船舶，鋼材在各種如LNG（液化天然氣）船、大型油船、大型集裝箱船、化學(xué)品船等特殊船舶的建造上也發(fā)揮著重要作用。
近年來，2萬標(biāo)準(zhǔn)箱級(jí)以上集裝箱船頻繁出現(xiàn)，大有向3萬標(biāo)準(zhǔn)箱級(jí)超級(jí)集裝箱船發(fā)展的趨勢(shì)。有關(guān)資料顯示，船舶大型化的發(fā)展趨勢(shì)帶來了船體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的改變，使得船體結(jié)構(gòu)中的艙口圍頂板、腹板及上甲邊板、舷頂列板和某些如艙口角隅等局部區(qū)域處于高應(yīng)力水平，對(duì)船體用鋼提出了高強(qiáng)度、高剛度的要求，帶動(dòng)了高強(qiáng)度、高韌性止裂鋼的發(fā)展。目前，我國(guó)已成功開發(fā)出90毫米、100毫米厚止裂鋼，鋼材性能也在不斷提升。
LNG船被稱為“海上超級(jí)冷凍車”，服役環(huán)境在零下163攝氏度的極低溫，這就要求LNG儲(chǔ)罐用鋼必須具備耐低溫性能，往往采用殷瓦鋼或9Ni鋼。在LNG船上，厚度為0.7毫米的殷瓦鋼極為嬌貴，焊接異常困難，而且用量很大，整個(gè)液貨艙由多個(gè)小塊殷瓦鋼板拼接而成。目前，國(guó)際上已經(jīng)在低溫鋼領(lǐng)域形成了0.5Ni鋼、2.5Ni鋼、3.5Ni鋼、5Ni鋼、9Ni鋼等完整的鎳鋼系列，我國(guó)也先后研制出了較為成熟的3.5Ni鋼、5Ni鋼和9Ni鋼，并成功應(yīng)用于低溫運(yùn)輸船的建造。
化學(xué)品船主要用于運(yùn)送各種有毒的、易燃的、易揮發(fā)或有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)，因此其貨艙內(nèi)壁和管系需使用不銹鋼或噴涂耐腐蝕材料。使用耐腐蝕涂層的貨艙由于不同涂層對(duì)不同化學(xué)品適應(yīng)性不同，限制了化學(xué)品運(yùn)輸種類（硝酸銨溶液、甲酸等化學(xué)品目前因找不到合適的涂層需使用不銹鋼制造的貨艙），再加上涂層容易受損、需后續(xù)維護(hù)，使得近年來設(shè)計(jì)建造的化學(xué)品船多采用不銹鋼或不銹鋼復(fù)合板制造的貨艙，甚至全部采用不銹鋼貨艙。目前，建造帶有不銹鋼貨艙的化學(xué)品船對(duì)制造技術(shù)要求很高，涉及如何處理不銹鋼、低碳鋼等不同鋼材之間強(qiáng)度差異、解決不銹鋼與低碳鋼之間焊接等問題。
此外，2010年，國(guó)際海事組織（IMO）海上委員會(huì)第87屆會(huì)議通過了《原油船貨油艙替代防腐措施性能標(biāo)準(zhǔn)》，強(qiáng)制性要求5000載重噸以上的大型油船貨油艙均需涂層保護(hù)或采用耐蝕鋼建造，推動(dòng)了我國(guó)油船用耐蝕鋼研制和應(yīng)用的快速發(fā)展。目前，國(guó)產(chǎn)耐蝕鋼性能已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，可滿足大規(guī)模應(yīng)用要求。
建更穩(wěn)更強(qiáng)的海洋平臺(tái)
在海洋平臺(tái)用鋼方面，鋼材也同樣起到重要支撐作用。由于海洋平臺(tái)長(zhǎng)期浸泡在海水中，還需要經(jīng)受風(fēng)暴、海浪、冰川等各種惡劣海況的考驗(yàn)，因此，海洋平臺(tái)用鋼不但要求具有高強(qiáng)度，還需具備良好的抗腐蝕性、低溫韌性和抗層狀撕裂性能等。
當(dāng)前，世界各國(guó)的海洋平臺(tái)用鋼從強(qiáng)度上分為軟鋼、中高強(qiáng)鋼和高強(qiáng)度鋼，同時(shí)考慮到海洋平臺(tái)構(gòu)件的穩(wěn)定性和可靠性，不同強(qiáng)度的鋼材需滿足不同屈強(qiáng)比。此外，在海洋平臺(tái)上因使用部位不同，對(duì)鋼板的厚度要求也不同。
近10多年來，國(guó)產(chǎn)海洋平臺(tái)用鋼在我國(guó)海洋石油工程中開始被廣泛采用，海洋平臺(tái)用鋼逐步向高強(qiáng)度方向發(fā)展。有關(guān)資料顯示，自升式平臺(tái)的樁腿、樁靴、懸臂梁等關(guān)鍵部位載荷要求高，且為了提高船體上浮后拖航時(shí)的穩(wěn)定性，需做到輕量化，要求必須使用高強(qiáng)度鋼板。其中，對(duì)自升式鉆井平臺(tái)用齒條鋼提出了大厚度、高強(qiáng)度、高韌性的發(fā)展要求。然而，隨著齒條鋼厚度的增加，截面厚度方向上組織、性能差異增大，提高特厚齒條鋼的淬透性成為這類產(chǎn)品開發(fā)的難點(diǎn)。目前，我國(guó)已成功開發(fā)出D40、E40等高強(qiáng)高韌性海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼板，E550等調(diào)質(zhì)型超高強(qiáng)海洋平臺(tái)用鋼，API2WGr50等TPCP型平臺(tái)鋼，DH36-Z35等海洋石油平臺(tái)鋼板，SM490、SM400系列海洋石油平臺(tái)用H型鋼等，基本形成了海洋平臺(tái)用高強(qiáng)鋼的系列化。
系泊鏈?zhǔn)窃诤Ｃ嬖O(shè)施與海床之間起連接及固定作用的鏈條，用來保證船體或浮式平臺(tái)停留在所需水位。系泊鏈長(zhǎng)期浸泡在海水中，服役環(huán)境惡劣，因此其必須具有強(qiáng)度高、韌性好、耐海水腐蝕、抗疲勞、耐磨損等特性，而且在實(shí)際應(yīng)用中通常需將其彎曲加工成環(huán)，因此還需具備良好的冷彎及焊接性能。目前，我國(guó)已成功研發(fā)出世界上首個(gè)最高強(qiáng)度等級(jí)的R6系泊漣鋼，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，引領(lǐng)了最新一代海洋系泊鏈發(fā)展。
鋪設(shè)更深更廣的深海鉆采集輸系統(tǒng)
在深海鉆采集輸系統(tǒng)用鋼方面，主要涉及隔水管、油套管、膨脹套管、鋼懸鏈立管、海底油氣輸送管道、鉆柱構(gòu)件（鉆桿、鉆鋌、方鉆桿等）等用鋼需求。
海洋油氣田工程鉆采設(shè)備由于極其復(fù)雜的服役條件，選用鋼材需充分考慮到構(gòu)件參數(shù)、受力特征、使用部位、環(huán)境溫度等因素，對(duì)材料性能要求極為苛刻，如鉆鋌材料需具備高強(qiáng)度、極低磁導(dǎo)率、強(qiáng)耐應(yīng)力腐蝕破裂等性能，制備材料包括Cr-Ni不銹鋼、Cr-Mn奧氏體不銹鋼、蒙乃爾合金、SMFI無磁鋼等，對(duì)制造要求較高。此外，有關(guān)資料顯示，在深海巖層鉆采作業(yè)中，隨著鉆采深度增加，環(huán)境溫度降低至泥漿凝固點(diǎn)，對(duì)鉆頭破壞力極大，因此需要其具備高強(qiáng)高韌的力學(xué)性能和耐海洋環(huán)境腐蝕性能。目前，海洋油氣田工程鉆采設(shè)備選用的微合金化特鋼主要有低溫鋼、耐腐蝕鋼、抗層狀撕裂鋼、抗焊接裂紋鋼、低磁鋼等。
立管是海洋油氣資源開發(fā)中必不可少的裝備，主要進(jìn)行鉆探、導(dǎo)液、導(dǎo)泥和輸送油氣等。由于鋼懸鏈立管面臨浪涌、海底黏土、冰載荷等復(fù)雜的服役條件，需要具備高的疲勞強(qiáng)度、大的塑性變形能力、優(yōu)異的斷裂韌性等。目前，我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的6英寸鋼懸鏈立管于今年8月18日在我國(guó)首個(gè)深水自營(yíng)大氣田陵水17-2項(xiàng)目順利完成鋪設(shè)。此前，陵水17-2項(xiàng)目海管鋪設(shè)采用了大量、多規(guī)格的國(guó)產(chǎn)管線鋼制造的超深水海底管，成功實(shí)現(xiàn)了1532米超深水作業(yè)，創(chuàng)造了我國(guó)海管鋪設(shè)新紀(jì)錄。
此外，海洋領(lǐng)域還涉及深海漁業(yè)、島礁基礎(chǔ)設(shè)施用鋼等，深海漁業(yè)用鋼主要是沿海地區(qū)海洋水產(chǎn)品養(yǎng)殖裝備、養(yǎng)殖工船等；島礁基礎(chǔ)設(shè)施用鋼主要是島礁配建防洪堤、碼頭、燈塔、雷達(dá)站、海上浮動(dòng)核電站等基礎(chǔ)設(shè)施用鋼及配套材料。