鋼鐵作為海洋工程裝備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料,，廣泛應(yīng)用于鉆井平臺(tái),、生產(chǎn)平臺(tái)以及海底管道等,。由于服役時(shí)間長(zhǎng),，要長(zhǎng)期抵抗惡劣的風(fēng)浪條件,，水下修理維護(hù)的成本極高,，其采用的鋼板逐漸向高強(qiáng)度,、高韌性,、易焊接性,、良好的耐腐蝕性以及大厚度,、大規(guī)格化方向發(fā)展。

1國(guó)外研究現(xiàn)狀

目前海洋平臺(tái)用鋼遵循的四大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，即En10225和BS7191(歐洲標(biāo)準(zhǔn)),，API(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))，Norsok(北海標(biāo)準(zhǔn)),，對(duì)海洋平臺(tái)用鋼的力學(xué)性能及設(shè)計(jì)制造等都有明確的規(guī)定,，但對(duì)耐腐蝕性能的規(guī)范較為欠缺。

世界海洋平臺(tái)用高強(qiáng)度鋼的主要級(jí)別為屈服強(qiáng)度355MPa,、420MPa,、460MPa、500MPa,、550MPa,、620MPa、690MPa,，并對(duì)低溫性能要求至少-40℃,，甚至-60℃，抗層狀撕裂性能達(dá)Z向35%,，耐腐蝕性能良好,，主要交貨方式為TMCP、正火以及調(diào)質(zhì)。

日本對(duì)海洋平臺(tái)用鋼的研究較早,，已開發(fā)出耐海水腐蝕,、大線能量焊接及低溫用等系列的高強(qiáng)鋼板，強(qiáng)度級(jí)別已達(dá)980MPa,。JFE開發(fā)出了厚度為140mm,、屈服強(qiáng)度為700MPa、抗拉強(qiáng)度為800MPa的含鎳平臺(tái)用鋼;同時(shí)該公司形成了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)系列,，海洋平臺(tái)的鋼板抗拉強(qiáng)度為360MPa～980MPa,，品種主要有JFE-HITEN系列高強(qiáng)鋼板等。利用微合金化元素的析出,，新日鐵開發(fā)了HTUFF技術(shù),，其用于海洋平臺(tái)的鋼板主要有WEL-TEN系列高強(qiáng)鋼板、NAW-K及COＲ-TEN系列無涂層焊接結(jié)構(gòu)用耐蝕鋼板,、MAＲILOY系列焊接結(jié)構(gòu)用耐海水腐蝕鋼板及NAW-TEN系列含Ni耐候鋼板等品種,。此外，新日鐵公司還按API2W,，EN10225,，NOＲSOK及BS7191標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)屈服強(qiáng)度在315MPa～550MPa之間的A，D,，E,，F(xiàn)級(jí)別的鋼板，最高強(qiáng)度達(dá)到950MPa,。

歐洲作為海洋資源開發(fā)較早的區(qū)域,，其海洋平臺(tái)用鋼的研發(fā)、應(yīng)用,、品種系列化及標(biāo)準(zhǔn)化處于領(lǐng)先地位,，已可生產(chǎn)A，B,，D,，E級(jí)的屈服強(qiáng)度在235MPa～690MP之間的各種鋼板。目前歐洲用于海洋平臺(tái)建設(shè)的鋼種應(yīng)用最廣泛的為S355,，S420,，S460及S690，耐腐蝕性能良好,。挪威?？品扑箍刷蛱?hào)海洋鉆井平臺(tái)是歐洲第1座使用改進(jìn)韌性S690Q鋼板的海洋平臺(tái)。

俄羅斯Arkticheskaya自升式鉆井平臺(tái)用于北極地區(qū)的油氣鉆探,，最大鉆探深度6500m,。當(dāng)前S690級(jí)高強(qiáng)鋼在海洋平臺(tái)中的應(yīng)用越來越多,，但仍需解決高強(qiáng)鋼板焊接處易開裂及耐蝕性差等問題。現(xiàn)今在海洋平臺(tái)建設(shè)中也應(yīng)用了更高強(qiáng)度級(jí)別的鋼板,，其高強(qiáng)鋼板主要通過調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn),，鋼板屈服強(qiáng)度可達(dá)1100MPa，但由于焊接困難和耐腐蝕開裂問題,，超高強(qiáng)鋼在海洋建設(shè)中應(yīng)用較少,。

2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)開發(fā)海洋石油起步比較晚，到20世紀(jì)80年代才建成自己的海洋石油平臺(tái),。目前我國(guó)海洋平臺(tái)主要使用屈服強(qiáng)度為355MPa～460MPa的D,，E及F級(jí)鋼板，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,。我國(guó)首次自主設(shè)計(jì)建造的3000m深水半潛式鉆井平臺(tái)“海洋石油981”(圖1)所用鋼的強(qiáng)度已達(dá)到690MPa;北海油區(qū)海洋自升式平臺(tái)固定結(jié)構(gòu)已使用500MPa以上,，甚至750MPa高強(qiáng)度鋼，但我國(guó)海洋平臺(tái)用鋼強(qiáng)度不高,、規(guī)格不全,、耐腐蝕性能較差、配套工藝不完善等問題,，仍限制了我國(guó)自主開發(fā)海洋資源的能力,。

按照ASTM(美國(guó))、EN(歐洲),、各船級(jí)社以及API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)來劃分,，寶鋼擁有四大系列海洋平臺(tái)用厚板產(chǎn)品。寶鋼集團(tuán)浦鋼公司采用正火工藝開發(fā)了DH36－Z35,、EH36－Z35等海洋石油平臺(tái)鋼板，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,。采用調(diào)質(zhì)工藝試制了屈服強(qiáng)度690MPa高強(qiáng)度海洋平臺(tái)用齒條鋼,，同時(shí)自主研發(fā)的自升式海洋平臺(tái)樁腿用最大厚度為178mm的厚板。

舞鋼成功開發(fā)了A,、B,、D、E,、AH32-EH32,、AH36-EH36級(jí)海洋平臺(tái)用鋼和EH40、FH40,、E500,、E550、E520,、E690,、A514GrQ和A517GrQ等高強(qiáng)度鋼板,。其生產(chǎn)的D36-Z35海工鋼，被用于我國(guó)第一個(gè)世界級(jí)深水項(xiàng)目——位于南海東部1500m深海區(qū)域的“荔灣3－1”氣田中,。生產(chǎn)的A514GrQ齒條鋼最大厚度達(dá)215mm,，比國(guó)外最大厚度還超出5mm，解決了自升式平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)齒條鋼,、半圓板國(guó)產(chǎn)化的急需,。

鞍鋼的鋼板級(jí)別涵蓋了普通強(qiáng)度A、B,、D,、E級(jí)和高強(qiáng)度AH32～EH32、AH36～EH36,、AH40～EH40級(jí)的大線能量焊接用船體及海洋采油平臺(tái)用鋼系列,，產(chǎn)品最大厚度為100mm，焊接線能量為100kJ/cm,。其強(qiáng)度,、低溫韌性、規(guī)格等指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,，大大超過一般鋼廠能達(dá)到的厚度40mm,、焊接線能量50kJ/cm的水平。

國(guó)產(chǎn)海洋平臺(tái)鋼板已被廣泛采用,，EH40以下的海洋平臺(tái)用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,，但關(guān)鍵部位所用高強(qiáng)度、大厚度材料仍依賴進(jìn)口,。因此高強(qiáng)度,、厚規(guī)格及耐腐蝕性能好的海洋平臺(tái)用高強(qiáng)鋼的研發(fā)和應(yīng)用是我國(guó)今后的主要研究方向之一。

3我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距

我國(guó)海洋平臺(tái)主要使用的屈服強(qiáng)度為355MPa～460MPa的D,，E及F級(jí)鋼板,，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。鞍鋼,、南鋼生產(chǎn)的中厚板屈服強(qiáng)度達(dá)550MPa,，武鋼、寶鋼和沙鋼都已具備生產(chǎn)屈服強(qiáng)度為690MPa海洋平臺(tái)用鋼的能力,，但厚度超過120mm以上時(shí),，產(chǎn)品質(zhì)量及性能的穩(wěn)定性、滿足更大規(guī)格產(chǎn)品的技術(shù)需求,、耐腐蝕開裂,、配套焊接等方面都存在問題。建造海洋工程的關(guān)鍵部位所用的高強(qiáng)度,、厚規(guī)格,、耐海洋腐蝕開裂等性能的鋼板多數(shù)仍需進(jìn)口,，特別是具有良好綜合力學(xué)性能且厚度在120mm以上、屈服強(qiáng)度在690MPa以上的高韌性,、耐腐蝕,、

易焊接的海洋平臺(tái)用鋼基本依賴進(jìn)口。表1對(duì)比了我國(guó)海工用鋼先進(jìn)水平與國(guó)外先進(jìn)水平之間的差距,。

表1國(guó)內(nèi)外主要海工用鋼性能指標(biāo)對(duì)比

關(guān)鍵品種國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平國(guó)際先進(jìn)水平

高強(qiáng)度海洋平臺(tái)厚板460～550MPa,，E級(jí)

焊前預(yù)熱80～120℃690～720MPa，F(xiàn)級(jí)

室溫焊接不預(yù)熱

690MPa級(jí)齒條鋼特厚板620MPa,，E級(jí)

厚度114～152mm690～720MPa,，F(xiàn)級(jí)

厚度127～256mm

海洋工程用大口徑高強(qiáng)度無縫管690～720MPa，E級(jí)

最大壁厚20mm690～720MPa,，F(xiàn)級(jí)

最大壁厚40mm

高強(qiáng)度大規(guī)格H型鋼,、T型鋼355～390MPa，E級(jí)

翼緣厚度小于40mm460～550MPa,，F(xiàn)級(jí)

翼緣厚100mm,，腹板長(zhǎng)430mm

高強(qiáng)度大規(guī)格球扁鋼非調(diào)質(zhì)355MPa，D級(jí)

最大規(guī)格36#非調(diào)質(zhì)390MPa,，E級(jí)

最大規(guī)格43#

大壁厚深海管線鋼420～490MPa,，E級(jí)

最大深度300m490～550MPa，E級(jí)

最大深度3000m

4結(jié)束語

目前,，我國(guó)海洋工程關(guān)鍵部分用鋼依然需要進(jìn)口,，面對(duì)海洋開發(fā)的巨大市場(chǎng)前景，鋼鐵企業(yè)應(yīng)按照國(guó)際海工用鋼的標(biāo)準(zhǔn),，從以下幾個(gè)方面借鑒:(1)開發(fā)系列鋼板品種,，實(shí)現(xiàn)鋼板全系列供貨。實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼國(guó)產(chǎn)化,、全覆蓋,。(2)進(jìn)一步優(yōu)化焊接工藝、性能,。焊接部分往往是失效發(fā)生的重點(diǎn)部位，焊接工藝與性能的優(yōu)劣對(duì)工程質(zhì)量影響巨大,。(3)逐漸形成我國(guó)的海工用鋼標(biāo)準(zhǔn)體系,，規(guī)范海工鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量，為海洋油氣開發(fā)做好用材保障,。