船舶海工用鋼應(yīng)用有哪些新進展?
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,,我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首艘2300TEU(標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)首次到全球首次,,我國船舶海工行業(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,,還是極地科研探險上,從淺水到深水,,從近海到遠(yuǎn)海,,鋼材在助力我國海洋經(jīng)濟發(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)箱級以上集裝箱船頻繁出現(xiàn),,大有向3萬標(biāo)準(zhǔn)箱級超級集裝箱船發(fā)展的趨勢。有關(guān)資料顯示,,船舶大型化的發(fā)展趨勢帶來了船體結(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(fā)展。目前,,我國已成功開發(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,整個液貨艙由多個小塊殷瓦鋼板拼接而成,。目前,,國際上已經(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)用于低溫運輸船的建造,。
化學(xué)品船主要用于運送各種有毒的、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不同化學(xué)品適應(yīng)性不同,,限制了化學(xué)品運輸種類(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,,使得近年來設(shè)計建造的化學(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度差異,、解決不銹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(biāo)準(zhǔn)》,,強制性要求5000載重噸以上的大型油船貨油艙均需涂層保護或采用耐蝕鋼建造,推動了我國油船用耐蝕鋼研制和應(yīng)用的快速發(fā)展,。目前,,國產(chǎn)耐蝕鋼性能已達到世界領(lǐng)先水平,可滿足大規(guī)模應(yīng)用要求,。
建更穩(wěn)更強的海洋平臺
在海洋平臺用鋼方面,,鋼材也同樣起到重要支撐作用。由于海洋平臺長期浸泡在海水中,,還需要經(jīng)受風(fēng)暴,、海浪、冰川等各種惡劣海況的考驗,,因此,,海洋平臺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(dāng)前,世界各國的海洋平臺用鋼從強度上分為軟鋼,、中高強鋼和高強度鋼,,同時考慮到海洋平臺構(gòu)件的穩(wěn)定性和可靠性,不同強度的鋼材需滿足不同屈強比,。此外,,在海洋平臺上因使用部位不同,對鋼板的厚度要求也不同,。
近10多年來,,國產(chǎn)海洋平臺用鋼在我國海洋石油工程中開始被廣泛采用,海洋平臺用鋼逐步向高強度方向發(fā)展。有關(guān)資料顯示,,自升式平臺的樁腿,、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的穩(wěn)定性,,需做到輕量化,要求必須使用高強度鋼板,。其中,,對自升式鉆井平臺用齒條鋼提出了大厚度、高強度,、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,。目前,,我國已成功開發(fā)出D40、E40等高強高韌性海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼板,,E550等調(diào)質(zhì)型超高強海洋平臺用鋼,,API2WGr50等TPCP型平臺鋼,DH36-Z35等海洋石油平臺鋼板,,SM490,、SM400系列海洋石油平臺用H型鋼等,基本形成了海洋平臺用高強鋼的系列化,。
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停留在所需水位。系泊鏈長期浸泡在海水中,,服役環(huán)境惡劣,,因此其必須具有強度高、韌性好,、耐海水腐蝕,、抗疲勞、耐磨損等特性,,而且在實際應(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,,我國已成功研發(fā)出世界上首個最高強度等級的R6系泊漣鋼,并實現(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,對材料性能要求極為苛刻,,如鉆鋌材料需具備高強度,、極低磁導(dǎo)率、強耐應(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,,對鉆頭破壞力極大,因此需要其具備高強高韌的力學(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度,、大的塑性變形能力、優(yōu)異的斷裂韌性等,。目前,,我國首個自主研發(fā)設(shè)計的6英寸鋼懸鏈立管于今年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(shè)。此前,,陵水17-2項目海管鋪設(shè)采用了大量,、多規(guī)格的國產(chǎn)管線鋼制造的超深水海底管,成功實現(xiàn)了1532米超深水作業(yè),,創(chuàng)造了我國海管鋪設(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,、雷達站,、海上浮動核電站等基礎(chǔ)設(shè)施用鋼及配套材料。