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海洋工程用钢板应用和发展现状

  最近几年,海洋工程装备制造业正成为造船业新的利润增长点,众多船舶企业开始向海洋工程产品转型,而与之相配套的海洋工程所需要的钢材及其研发与生产已成为众多船用钢材生产及流通企业关注的焦点。

  根据海洋工程的作业类型和特点,海洋工程用钢主要分为海洋平台用钢、海洋能源设备用钢和海底油气管线用钢三大类。海洋平台是在海上进行作业的特殊装备,主要用于海上油气的钻探和开采。由于海洋平台服役时间比船舶长50%,其采用的钢板必须具有高韧性、高强度、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等特性。

  当前,国际海洋平台用钢主要是屈服强度为355Mpa、460Mpa的钢材。目前我国以下的海洋平台用钢基本实现了国产化,占海洋平台用钢量的90%,但在建造海洋工程的关键部位所用的高强度、大厚度钢板仍然依赖进口,特别是屈服强度在690Mpa以上高韧性、耐腐蚀、易焊接的海洋工程用钢完全依赖进口。根据目前的统计,当前海洋平台用钢年需求总量在300万吨以上。相对而言,此类型的海洋平台用钢将是未来几年国内钢厂企业重点研发生产的产品。

  特厚高强海洋平台用齿条钢是目前海工用钢领域最高端的产品,对于钢板的厚度、强度、韧性、耐腐蚀性以及平直度等要求尤为严格,国际上只有为数不多的几家钢铁企业具备批量生产能力。多年来,国内该类产品一直依赖进口。

  但是,高强海洋平台钢的应用也带来新的问题,主要有:

  (1)常规腐蚀问题

  海水是一种强电解质溶液,也是一种极为复杂的腐蚀环境。温度、盐度、溶解氧、pH值、流速、海洋环境生物等环境因子都是影响腐蚀的重要因素。从腐蚀的角度来看,海洋环境分为大气区、浪花飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区五个不同的区带。大量的工程实践和研究表明,同种材料在不同腐蚀区带有着不同的腐蚀特点和影响因素。

  (2)应力腐蚀和腐蚀疲劳问题

  众所周知,钢的强度越高,应力腐蚀的敏感性越高,腐蚀疲劳寿命明显降低。对于低强度海洋结构钢,如E36、D36和A537等在海洋环境中的应力腐蚀和腐蚀疲劳的敏感性较低,因此在结构设计中一般仅考虑材料的力学疲劳问题,将力学疲劳寿命作为设计准则。但是,对于高强度海洋结构钢,如550MPa和690MPa及更高强度的海洋结构钢的应力腐蚀敏感性明显增加。实验表明,对于550MPa的钢在海洋环境中的应力腐蚀敏感性超过40%,腐蚀疲劳寿命比力学疲劳降低1/3,说明高强度结构钢在使用过程中存在发生应力腐蚀和腐蚀疲劳的潜在危险。北海Ekofish油田的Alexan-der L. Kielland号平台由于一只腿的腐蚀疲劳裂纹引起的断裂,致使整个平台倾覆122人死亡;英国阿尔法海洋平台由于腐蚀疲劳失效,导致英国石油当年减产12%。

  迄今为止,海洋工程用钢板,简称海工钢板,一般以中厚板居多,常见的钢种和牌号有A517Q(海洋平台和钢板桩用钢)、A690等,红冶钢铁公司常年有售!


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