海洋工程用钢的成分及性能要求
海洋工程用钢对化学成分的要求
影响钢材性能的因素有：化学成分、溶炼与浇铸、轧制以及热处理工艺等，以化学成分为主；其中硫、磷含量直接影响着钢板厚度方向的性能。硫是连铸坯中偏析最为严重的元素。硫会造成钢的热脆，使钢在高温锻压时产生裂纹。在焊接时产生很多疏松和气孔[3]。
磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素，而且磷在铁固溶体中扩散速率很小，因而磷的偏析很难消除，从而严重影响钢的性能。磷是以固溶体的形式溶解于铁素体中，这种固溶体很脆，形成的富磷区促使钢变脆，降低钢的塑性、韧性及可焊性。在热加工时易导致钢的开裂，在焊接中容易产生裂纹。磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增加，钢液的表面张力降低显着，从而降低了钢的抗裂性能。
因此，海洋平台用钢板对硫、磷的含量有严格的要求，其中对硫的含量控制较严。
海洋工程用钢的性能要求
海洋平台由于常年浸泡在海水中，要承受各种恶劣海况，因此，海洋平台用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有很高的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀性能，还要求良好的力学和加工性能等。海洋平台用钢的性能要求包括：
（1）具有较高的强度，抵抗水面以上的风流冲击。具有良好的抗层状撕裂能力，避免钢材在受到厚度方向外力时，发生撕裂；（2）具有良好的低温冲击性能，有的海洋平台用钢需要在-60℃环境下具有良好的冲击性能，可以在极寒环境下服役；（3）具有良好的焊接性能，焊接接头性能具有和母材相同或相近的力学性能，保证海洋平台整体结构的安全性；（4）钢质纯净度要求。钢材需具有很低的P、S等杂质元素含量，并对夹杂物的形貌、类型和分布均有很高的要求，避免海洋平台在受到台风和水流运动影响时发生疲劳失效，保障人生和财物安全。
（5）耐腐蚀性能的要求。由于海洋用钢结构长期处于盐雾、潮气和海水等环境中， 受到海水及海生物的侵蚀作用而产生剧烈的电化学腐蚀， 漆膜易发生剧烈皂化、老化， 产生非常严重的结构腐蚀， 不仅降低了结构材料的力学性能， 缩短其使用寿命， 而且又因远离海岸， 不能像船舶那样定期进行维修、保养。所以对其耐腐蚀性能的要求更高。
（6）针对海洋结构设施所发生的一系列的结构件断裂灾难事故，国际工程领域提出了生产和应用止裂性性能钢板的要求，且正在形成并推广相关的国际标准。
海洋工程用钢的发展趋势
随着我国不断加大海洋开发力度， 对高性能海洋平台用钢的需求量将不断增加， 海洋平台用钢也将成为未来几年国内钢铁企业重点研发和生产的产品。综合分析我国海洋工业的市场需求及现有海洋平台用钢与国外产品的差距，可以看到，目前海洋平台用桩腿、悬臂梁及半圆板等结构件急需升级换代，特厚规格齿条用钢、极地低温用钢等均需开展细致的研究工作，具体发展趋势体现在以下几方面。
1、加快开发高强度、高韧性的海洋平台用钢从海洋平台
结构设计角度出发， 采用高强度和超高强度钢可以有效减轻平台结构自重， 增加平台可变载荷和自持能力， 提高总排水量与平台钢结构自重比。 国内的海洋平台用钢多集中在E550 级别以下，而国外的同类产品多集中在 E690级别以上，且使用量远远超过国内水平。 另外，随着深海及极地海洋平台建设的快速发展， 海洋工程用钢的低温韧性更显重要， 同系列的E级和F级钢板的需求量逐渐增加，高强度、高韧性海洋平台用钢将是今后重点研发的品种。
2、研发低成本高附加值产品
海洋平台是由钢结构焊接而成， 其中高强钢所占比例高达 60%～90%，如果在高强钢合金设计上实现减量化， 将会大大降低海洋平台的建设成本。 国内现有的 690 级高强钢均采用添加大量的Ni、Mo 等贵重合金元素，如能通过合金设计，实现“以 Mn/C 代 Ni”的成分设计思路，可以大幅度降低成本。首先，Mn 是一种强奥氏体稳定元素，其价格只是 Ni 的 1/5~1/20，其次，高 Mn 钢具有优异的强度和塑性的综合性能以及优异的低温韧性。 高Mn 钢本身的优异综合性能可以解决目前海洋平台用 690 MPa 级超高强钢的低温韧性差、屈强比高等问题， 能够满足未来深海和极地海洋平台对超高强钢安全性能和建造成本需求， 这也是今后高强、高韧海洋平台用钢的重要发展方向。
3、良好成形性能的低屈强比海洋平台用钢开发
从海洋平台底部结构设计出发， 如果采用先进的桩腿（包括桩靴）结构和升降机构，将会增加平台的承重能力、抗冲击能力及耐久性。目前，升降齿条用钢采用了 690 MPa 级超高强钢， 但其他桩腿结构用钢一般仅为 550 MPa 级别高强钢。 主要原因在于， 其他结构用钢不仅要求具有较高的强度，同时需要良好的成形性能，因而对屈强比进行了严格限制， 海洋平台安全设计中结构件用钢的屈强比不允许超过 0.85， 以确保塑性失效前有足够的延展性来防止发生灾难性的脆性断裂。
4、止裂性能高强钢开发
针对船舶、建筑、储油罐、海洋结构、管线等结构设施所发生的一系列的结构件断裂灾难事故，国际工程领域提出了生产和应用止裂性性能钢板的要求，且正在形成并推广相关的国际标准。 钢中存在一定量的残余奥氏体时， 在裂纹扩展时可以使其沿残余奥氏体发生偏转， 或者因裂纹尖端的应力集中引发 “残余奥氏体→马氏体” 相变的TRIP 效应而产生相变韧化，从而提高钢材的止裂性能。由于“Mn/C”合金化可以有效调控钢中残余奥氏体含量， 因此通过合理的成分设计以及组织性能控制，实现钢中残余奥氏体含量、大小、分布的精确控制，从而有效提高钢材的止裂性能，这是高强韧海洋平台用钢的又一重要发展趋势。
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