近日,我國擁有完全自主知識產權的全球首艘2300TEU(標準箱級)雙燃料動力集裝箱船命名交付。這是近年來我國取得的多個全球首次之一。從國內首次到全球首次,我國船舶海工行業獲得快速發展。
在這背後,少不了鋼鐵的默默支撐。無論是在船舶航行、海洋油氣開采、深海鑽采集輸,還是極地科研探險上,從淺水到深水,從近海到遠海,鋼材在助力我國海洋經濟發展中都發揮著重要作用。
造更快更好的船舶
在船舶用鋼方麵,據業內專家介紹,鋼材主要用於船舶船體、貨艙、管係(包括泵和閥)和部分船舶裝飾等的建造。除了用於建造常規船舶,鋼材在各種如LNG(液化天然氣)船、大型油船、大型集裝箱船、化學品船等特殊船舶的建造上也發揮著重要作用。
近年來,2萬標準箱級以上集裝箱船頻繁出現,大有向3wanbiaozhunxiangjichaojijizhuangxiangchuanfazhandequshi。youguanziliaoxianshi,chuanbodaxinghuadefazhanqushidailailechuantijiegoushoulizhuangtaidegaibian,shidechuantijiegouzhongdecangkouweidingban、腹板及上甲邊板、舷頂列板和某些如艙口角隅等局部區域處於高應力水平,對船體用鋼提出了高強度、高剛度的要求,帶動了高強度、高韌性止裂鋼的發展。目前,我國已成功開發出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“海上超級冷凍車”,服役環境在零下163攝氏度的極低溫,這就要求LNG儲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0.7haomideyinwagangjiweijiaogui,hanjieyichangkunnan,erqieyonglianghenda,zhenggeyehuocangyouduogexiaokuaiyinwagangbanpinjieercheng。muqian,guojishangyijingzaidiwenganglingyuxingchengle0.5Ni鋼、2.5Ni鋼、3.5Ni鋼、5Ni鋼、9Ni鋼等完整的鎳鋼係列,我國也先後研製出了較為成熟的3.5Ni鋼、5Ni鋼和9Ni鋼,並成功應用於低溫運輸船的建造。
化學品船主要用於運送各種有毒的、易燃的、易yi揮hui發fa或huo有you腐fu蝕shi性xing的de化hua學xue物wu質zhi,因yin此ci其qi貨huo艙cang內nei壁bi和he管guan係xi需xu使shi用yong不bu鏽xiu鋼gang或huo噴pen塗tu耐nai腐fu蝕shi材cai料liao。使shi用yong耐nai腐fu蝕shi塗tu層ceng的de貨huo艙cang由you於yu不bu同tong塗tu層ceng對dui不bu同tong化hua學xue品pin適shi應ying性xing不bu同tong,限xian製zhi了le化hua學xue品pin運yun輸shu種zhong類lei(硝酸銨溶液、甲酸等化學品目前因找不到合適的塗層需使用不鏽鋼製造的貨艙),再加上塗層容易受損、需(xu)後(hou)續(xu)維(wei)護(hu),使(shi)得(de)近(jin)年(nian)來(lai)設(she)計(ji)建(jian)造(zao)的(de)化(hua)學(xue)品(pin)船(chuan)多(duo)采(cai)用(yong)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)或(huo)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)複(fu)合(he)板(ban)製(zhi)造(zao)的(de)貨(huo)艙(cang),甚(shen)至(zhi)全(quan)部(bu)采(cai)用(yong)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)貨(huo)艙(cang)。目(mu)前(qian),建(jian)造(zao)帶(dai)有(you)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)貨(huo)艙(cang)的(de)化(hua)學(xue)品(pin)船(chuan)對(dui)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao),涉(she)及(ji)如(ru)何(he)處(chu)理(li)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)、低碳鋼等不同鋼材之間強度差異、解決不鏽鋼與低碳鋼之間焊接等問題。
此外,2010年,國際海事組織(IMO)海上委員會第87屆會議通過了《原油船貨油艙替代防腐措施性能標準》,強製性要求5000載zai重zhong噸dun以yi上shang的de大da型xing油you船chuan貨huo油you艙cang均jun需xu塗tu層ceng保bao護hu或huo采cai用yong耐nai蝕shi鋼gang建jian造zao,推tui動dong了le我wo國guo油you船chuan用yong耐nai蝕shi鋼gang研yan製zhi和he應ying用yong的de快kuai速su發fa展zhan。目mu前qian,國guo產chan耐nai蝕shi鋼gang性xing能neng已yi達da到dao世shi界jie領ling先xian水shui平ping,可ke滿man足zu大da規gui模mo應ying用yong要yao求qiu。
建更穩更強的海洋平台
在海洋平台用鋼方麵,鋼材也同樣起到重要支撐作用。由於海洋平台長期浸泡在海水中,還需要經受風暴、海浪、冰川等各種惡劣海況的考驗,因此,海洋平台用鋼不但要求具有高強度,還需具備良好的抗腐蝕性、低溫韌性和抗層狀撕裂性能等。
當前,世界各國的海洋平台用鋼從強度上分為軟鋼、中zhong高gao強qiang鋼gang和he高gao強qiang度du鋼gang,同tong時shi考kao慮lv到dao海hai洋yang平ping台tai構gou件jian的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing,不bu同tong強qiang度du的de鋼gang材cai需xu滿man足zu不bu同tong屈qu強qiang比bi。此ci外wai,在zai海hai洋yang平ping台tai上shang因yin使shi用yong部bu位wei不bu同tong,對dui鋼gang板ban的de厚hou度du要yao求qiu也ye不bu同tong。
近10duonianlai,guochanhaiyangpingtaiyonggangzaiwoguohaiyangshiyougongchengzhongkaishibeiguangfancaiyong,haiyangpingtaiyonggangzhubuxianggaoqiangdufangxiangfazhan。youguanziliaoxianshi,zishengshipingtaidezhuangtui、樁靴、懸xuan臂bi梁liang等deng關guan鍵jian部bu位wei載zai荷he要yao求qiu高gao,且qie為wei了le提ti高gao船chuan體ti上shang浮fu後hou拖tuo航hang時shi的de穩wen定ding性xing,需xu做zuo到dao輕qing量liang化hua,要yao求qiu必bi須xu使shi用yong高gao強qiang度du鋼gang板ban。其qi中zhong,對dui自zi升sheng式shi鑽zuan井jing平ping台tai用yong齒chi條tiao鋼gang提ti出chu了le大da厚hou度du、高強度、高韌性的發展要求。然而,隨著齒條鋼厚度的增加,截麵厚度方向上組織、性能差異增大,提高特厚齒條鋼的淬透性成為這類產品開發的難點。目前,我國已成功開發出D40、E40等高強高韌性海洋工程用結構鋼板,E550等調質型超高強海洋平台用鋼,API 2W Gr50等TPCP型平台鋼,DH36-Z35等海洋石油平台鋼板,SM490、SM400係列海洋石油平台用H型鋼等,基本形成了海洋平台用高強鋼的係列化。
係(xi)泊(bo)鏈(lian)是(shi)在(zai)海(hai)麵(mian)設(she)施(shi)與(yu)海(hai)床(chuang)之(zhi)間(jian)起(qi)連(lian)接(jie)及(ji)固(gu)定(ding)作(zuo)用(yong)的(de)鏈(lian)條(tiao),用(yong)來(lai)保(bao)證(zheng)船(chuan)體(ti)或(huo)浮(fu)式(shi)平(ping)台(tai)停(ting)留(liu)在(zai)所(suo)需(xu)水(shui)位(wei)。係(xi)泊(bo)鏈(lian)長(chang)期(qi)浸(jin)泡(pao)在(zai)海(hai)水(shui)中(zhong),服(fu)役(yi)環(huan)境(jing)惡(e)劣(lie),因(yin)此(ci)其(qi)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)強(qiang)度(du)高(gao)、韌性好、耐海水腐蝕、抗疲勞、naimosundengtexing,erqiezaishijiyingyongzhongtongchangxujiangqiwanqujiagongchenghuan,yincihaixujubeilianghaodelengwanjihanjiexingneng。muqian,woguoyichenggongyanfachushijieshangshougezuigaoqiangdudengjideR6係泊漣鋼,並實現應用,引領了最新一代海洋係泊鏈發展。
鋪設更深更廣的深海鑽采集輸係統
在深海鑽采集輸係統用鋼方麵,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、鑽柱構件(鑽杆、鑽鋌、方鑽杆等)等用鋼需求。
海洋油氣田工程鑽采設備由於極其複雜的服役條件,選用鋼材需充分考慮到構件參數、受力特征、使用部位、環境溫度等因素,對材料性能要求極為苛刻,如鑽鋌材料需具備高強度、極低磁導率、強耐應力腐蝕破裂等性能,製備材料包括Cr-Ni不鏽鋼、Cr-Mn奧氏體不鏽鋼、蒙乃爾合金、SMFIwucigangdeng,duizhizaoyaoqiujiaogao。ciwai,youguanziliaoxianshi,zaishenhaiyancengzuancaizuoyezhong,suizhezuancaishenduzengjia,huanjingwendujiangdizhinijiangninggudian,duizuantoupohuailijida,yincixuyaoqijubeigaoqianggaorendelixuexingnenghenaihaiyanghuanjingfushixingneng。muqian,haiyangyouqitiangongchengzuancaishebeixuanyongdeweihejinhuategangzhuyaoyoudiwengang、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中必不可少的裝備,主要進行鑽探、導液、導泥和輸送油氣等。由於鋼懸鏈立管麵臨浪湧、海底黏土、冰載荷等複雜的服役條件,需要具備高的疲勞強度、大的塑性變形能力、優異的斷裂韌性等。目前,我國首個自主研發設計的6英寸鋼懸鏈立管於今年8月18日在我國首個深水自營大氣田陵水17-2項目順利完成鋪設。此前,陵水17-2項目海管鋪設采用了大量、多規格的國產管線鋼製造的超深水海底管,成功實現了1532米超深水作業,創造了我國海管鋪設新紀錄。
此外,海洋領域還涉及深海漁業、島礁基礎設施用鋼等,深海漁業用鋼主要是沿海地區海洋水產品養殖裝備、養殖工船等;島礁基礎設施用鋼主要是島礁配建防洪堤、碼頭、燈塔、雷達站、海上浮動核電站等基礎設施用鋼及配套材料。