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船舶及海洋工程用钢(1)

来源:  发布日期:2019-05-16

从古至今,人类征服大海的决心从没有动摇,而体现在实际行动中,就是对海洋资源的不断探索拓展。2017年2月13日,全球最先进超深水双钻塔半潜式钻井平台“蓝鲸1号”在烟台命名交付,其整体用钢约40000多吨,其中10%为超强超厚钢。“蓝鲸1号”是我国船厂在海洋工程超深水领域的首个“交钥匙”工程,具有里程碑意义。

 

钢铁作为海洋工程装备的关键结构材料,广泛应用于钻井平台、生产平台以及海底管道等。由于服役时间长,要长期抵抗恶劣的风浪条件,水下修理维护的成本极高,其采用的钢板逐渐向高强度、高韧性、易焊接性、良好的耐腐蚀性以及大厚度、大规格化方向发展。今天材料+小编带大家了解船舶及海洋工程用钢。

 

船舶及海洋工程用钢发展史

 

二战以后,由于推行海洋发展战略以及苏美两大阵营对抗的军事需求,以美国、俄罗斯、日本、德国等为代表海洋强国开展了大规模的舰船、海洋运输、海洋油气开发、海洋建筑等领域用钢研究,形成了相应的合金标准与技术体系。典型的美国舰船用钢经历了由普通碳钢(40年代)-高强钢(50年代)-易焊高强钢(80年代)-易焊耐蚀钢(90年代)等几代的发展,支撑起了包括深水潜艇、核动力航母在内的美国庞大的现代化海军舰队。

 

在海洋油气开采领域,日本、德国、法国等已经掌握适用各种深度海洋钻井平台、作业平台、油气运输船等海工装备适用的大厚规格、高性能钢材。目前国外已能够生产3000米深水区域使用的塑性、强韧性、耐蚀性、抗疲劳性要求苛刻的油气管线钢。

 

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美国潜艇、航母用钢的发展历程及其典型应用

 

我国在舰船用钢、海工用钢等方面,经过几十年的发展取得了巨大进步,初步建立了我国自己的舰船及海工钢铁材料体系以及具有较强生产能力的钢铁企业。我国海工用钢的国产化率已达到90%以上,有力的支撑了海洋经济及国防建设需求。

 

海洋工程用钢国内外研究现状

 

1.国外研究现状

 

目前海洋平台用钢遵循的四大国际标准,即En10225和BS7191(欧洲标准),API(美国标准),Norsok(北海标准),对海洋平台用钢的力学性能及设计制造等都有明确的规定,但对耐腐蚀性能的规范较为欠缺。

 

国际海洋平台用钢主要由德国的迪林根和日本的新日铁、JFE和住友金属生产。迪林根生产的355MPa级正火钢可以在保证焊接性能的条件下厚度达到120mm;420MPa级的调质钢的厚度可以达到100mm;采用TMCP工艺生产的厚度规格一般不超过90mm。

 

JFE开发出了厚度为140mm、屈服强度为700MPa、抗拉强度800MPa的含Ni海洋平台用钢。

 

新日铁采用TMCP生产了厚度为16~70mm,屈服强度为500MPa,抗拉强度为650MPa,-40℃冲击功大于200J的平台用钢,用于帝汶岛海Bayu Undan、北海Grane和Kvitebjorn、里海的ACG、墨西哥湾Thunder Horse、地中海Western Libya等工程。

 

世界海洋平台用高强度钢的主要级别为屈服强度355、420、460、500、550、620、690MPa,并对低温性能要求至少-40℃,甚至-60℃,抗层状撕裂性能达Z向35%,耐腐蚀性能良好,主要交货方式为TMCP、正火以及调质。

 

日本对海洋平台用钢的研究较早,已开发出耐海水腐蚀、大线能量焊接及低温用等系列的高强钢板,强度级别已达980MPa。JFE公司形成了自己的企业标准系列,海洋平台的钢板抗拉强度为360~980MPa,品种主要有JFE-HITEN系列高强钢板等。

 

利用微合金化元素的析出,新日铁开发了HTUFF技术,其用于海洋平台的钢板主要有WEL-TEN系列高强钢板、NAW-K及COR-TEN系列无涂层焊接结构用耐蚀钢板、MARILOY系列焊接结构用耐海水腐蚀钢板及NAW-TEN系列含Ni耐候钢板等品种。此外,新日铁公司还按API2W,EN10225,NORSOK及BS7191标准生产屈服强度在315~550MPa之间的A,D,E,F级别的钢板,最高强度达到950MPa。

 

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