QQ交談
2012年,我國(guó)頒布了《海洋工程裝備制造業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》,提出到2015年該產(chǎn)業(yè)年銷售收入達(dá)到2000億元以上,海洋油氣開(kāi)發(fā)裝備國(guó)際市場(chǎng)份額達(dá)到20%;到2020年,年銷售收入達(dá)到4000億元以上,海洋油氣開(kāi)發(fā)裝備國(guó)際市場(chǎng)份額達(dá)到35%。,并且要打造環(huán)渤海地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、珠三角地區(qū)3個(gè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),重點(diǎn)培育5—6個(gè)具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的總承包商。隨著海洋工程裝備制造業(yè)的發(fā)展,2013年,我國(guó)承接各類海洋工程裝備訂單超過(guò)180億美元,約占世界市場(chǎng)份額的29.5%,比2012年提高了16個(gè)百分點(diǎn),超過(guò)新加坡,位居世界第二。新承接各類海洋工程平臺(tái)共61座和1艘鉆井船,其中自升式鉆井平臺(tái)49座,占世界總量的一半以上。2014年,隨著海洋工程項(xiàng)目的逐步開(kāi)工,用鋼需求量也將增加。
海洋能源開(kāi)采對(duì)海工鋼的要求
我國(guó)海洋油氣資源豐富,勘探開(kāi)發(fā)處于早中期階段,在我國(guó)海洋的油氣資源中,70%蘊(yùn)藏于深海區(qū)域。目前,中國(guó)只能在渤海、東海等內(nèi)海部分海域進(jìn)行油氣開(kāi)發(fā),對(duì)南海主體的深水區(qū),只進(jìn)行了路線概查和局部地區(qū)的地球物理普查。未來(lái)深海領(lǐng)域的海洋工程用鋼是我國(guó)重點(diǎn)需求的產(chǎn)品。
深海極低用海洋平臺(tái)用鋼的綜合性能除了具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性和冷加工性能,還需要有耐海洋大氣和海水腐蝕的性能。目前,我國(guó)E550以下級(jí)別的海洋工程用鋼已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,雖然國(guó)內(nèi)少數(shù)鋼企相繼完成了E690系列超高強(qiáng)度、抗層狀撕裂的大厚度規(guī)格鋼板研發(fā)、認(rèn)證和供貨,但是鋼板表面質(zhì)量通常遜于國(guó)外同類產(chǎn)品。因此,現(xiàn)階段690MPa系列超高強(qiáng)度、抗層狀撕裂的大厚度規(guī)格鋼板仍主要依賴進(jìn)口。
日本企業(yè)海工用鋼產(chǎn)品開(kāi)發(fā)情況
日本鋼鐵企業(yè)海洋平臺(tái)用鋼板開(kāi)發(fā)一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)際上,海洋平臺(tái)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)主要有:EN10225,API BS7191以及船標(biāo),但是日本的鋼企不能根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)供貨,還針對(duì)不同的用途形成了獨(dú)特的產(chǎn)品系列。
新日鐵住金——新日鐵分部。自1980年北海發(fā)生了亞歷山大號(hào)沉船事故后,國(guó)際上對(duì)海洋建造物抗斷裂安全性更加重視,基于斷裂力學(xué)的韌性評(píng)價(jià)法CTOD(裂紋頂端張開(kāi)位移)試驗(yàn)正式作為海洋結(jié)構(gòu)用鋼的評(píng)價(jià)試驗(yàn)。經(jīng)正火處理的傳統(tǒng)海洋結(jié)構(gòu)用鋼很難滿足CTOD值的要求,因此,新日鐵不僅對(duì)TMCP,而且對(duì)鑄造、加熱、軋制冷卻、回火等厚板制造的全工藝流程最佳化進(jìn)行研究,在世界上率先利用TMCP工藝成功地制造出CTOD合格的YP350海洋結(jié)構(gòu)用鋼,并于1984年用于北海Oseberg油田的采油平臺(tái)。
海洋建造物大型化和采掘深?;瘜?duì)海洋結(jié)構(gòu)用鋼提出了高強(qiáng)度化的要求。新日鐵最早向北海的 Draugen項(xiàng)目供應(yīng)YP460鋼(1990年)、向帝汶海的Bayu Undan項(xiàng)目供應(yīng)YP460鋼(2000年)、向北海的Grane項(xiàng)目供應(yīng)YP500鋼(2000年)。此外,新日鐵還開(kāi)發(fā)出厚度為210mm、-60℃夏比吸收能合格的、強(qiáng)度為800N/mm2級(jí)的特厚高強(qiáng)度鋼板,用于自升式采油平臺(tái)的最重要部件樁腿。
全世界未利用的天然氣資源的30%儲(chǔ)藏在北極海域周圍的冰海區(qū),目前在該地區(qū)的海洋資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)十分活躍,因此在海洋結(jié)構(gòu)用鋼高強(qiáng)度化的同時(shí),也提出了優(yōu)良超低溫性能的要求。一般情況下,對(duì)CTOD值的要求溫度是-10℃,但對(duì)冰海區(qū)海洋結(jié)構(gòu)用鋼的CTOD值的要求溫度是-40℃—-60℃。由于CTOD值受局部脆化區(qū)的影響,所以提高HAZ低溫韌性是新日鐵海洋結(jié)構(gòu)用鋼開(kāi)發(fā)的重要研究?jī)?nèi)容。
新日鐵在開(kāi)發(fā)出了保證-50℃CTOD值的YP350、YP420鋼后,進(jìn)一步推進(jìn)高度控制HAZ組織的TiO2鋼的實(shí)用化,開(kāi)發(fā)出了供里海北部油田項(xiàng)目使用的保證-40℃焊接接頭CTOD值的YP355N/mm2級(jí)鋼。這種鋼將會(huì)作為保證CTOD值的、在極惡劣環(huán)境下具有良好韌性的高強(qiáng)度大厚度海洋結(jié)構(gòu)用鋼。新日鐵海洋平臺(tái)的鋼板主要品種有可焊接高強(qiáng)鋼板WEL-TEN 590—950系列、無(wú)涂裝焊接結(jié)構(gòu)用耐蝕鋼板COR-TEN490—570系列、焊接結(jié)構(gòu)用耐海水腐蝕鋼板MARILOYS400系列、含Ni耐候鋼NAW-TEN系列和海洋平臺(tái)專鋼板YP355—690系列。
其中,無(wú)涂裝焊接結(jié)構(gòu)用耐蝕鋼板COR-TEN490—570系列用Cu、Ni等耐蝕元素進(jìn)行合金化處理,鋼板最大厚度為40mm,適用于無(wú)涂裝的海洋工程設(shè)備。焊接結(jié)構(gòu)用耐海水腐蝕鋼板MARILOYS400系列具有極佳的耐海水腐蝕性能,特別用于海洋平臺(tái)等海上結(jié)構(gòu)。含Ni耐候鋼NAW-TEN系列添加了Cr、Ni等耐蝕性合金元素,可無(wú)涂裝地用于海洋結(jié)構(gòu)等焊接結(jié)構(gòu),其最大厚度為100mm。海洋平臺(tái)專鋼板YP355—690系列具有低碳當(dāng)量、低Pcm值的特點(diǎn),-40℃或-100℃夏比沖擊性能優(yōu)異。
在深海用管線鋼管開(kāi)發(fā)方面,新日鐵提出了在鋼中添加Mo并采用低溫終了的TMCP工藝,利用應(yīng)變時(shí)效作用的管線鋼管生產(chǎn)技術(shù)。利用該技術(shù)開(kāi)發(fā)出壓潰強(qiáng)度高的管線鋼管。新日鐵的這種高壓潰強(qiáng)度管線鋼管已經(jīng)用于MEDGAZ管線項(xiàng)目(阿爾及利亞——西班牙)。
新日鐵住金——住友金屬分部。住友金屬提供不同強(qiáng)度級(jí)別的海洋平臺(tái)用鋼板,并按API、BS及EN標(biāo)準(zhǔn)供貨。住友金屬用于海洋平臺(tái)用的主要鋼板品種有高強(qiáng)鋼板SUMITEN系列、疲勞裂紋抑制鋼板FCA、低溫用鋼板SLT系列及EZWELD鋼板。其中,SUMITEN780和950高強(qiáng)鋼板焊接裂紋敏感系數(shù)及碳當(dāng)量非常低,滿足不同海洋平臺(tái)服役條件下鋼板的焊接要求,并且產(chǎn)品的化學(xué)成分包括合金元素Cu及Cr,保證了其比普通鋼板更加優(yōu)良的耐蝕性能。疲勞裂紋抑制鋼板FCA是住友金屬開(kāi)發(fā)的具有優(yōu)良抗疲勞裂紋性的鋼板,具有復(fù)雜的顯微組織來(lái)控制疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。低溫用鋼板SLT系列為低碳細(xì)晶粒Al鎮(zhèn)靜鋼,具有優(yōu)良的缺口韌性、低碳當(dāng)量、良好的焊接性及熱影響區(qū)韌性和-45℃—-60℃良好的韌性。EZWELD鋼板具有良好焊接性的結(jié)構(gòu)鋼板,適用于大線能量及高層間溫度的高質(zhì)量焊接。
日本JFE公司。JFE公司的海洋平臺(tái)用鋼按照JIS、ASTM、API、EN及各船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)供貨。同時(shí),還形成了企標(biāo)系列產(chǎn)品,包括:抗拉強(qiáng)度在360—980MPa的JFE-HITEN系列高強(qiáng)度鋼板、良好焊接及大線能量焊接鋼板JFE-HITEN和JFE-EWEL系列、JFE-HITEN低溫用鋼板、JFE-MARIN耐海水腐蝕鋼板。
JFE鋼鐵公司鉆井平臺(tái)使用的是船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)中的DH36、EH36、FH36等高屈服點(diǎn)鋼,其中自升式鉆井平臺(tái)的樁腿及其周圍結(jié)構(gòu)使用的是高抗拉強(qiáng)度鋼,而齒條則是用HT80特厚鋼板。自升式鉆井平臺(tái)有時(shí)要在嚴(yán)寒區(qū)域移動(dòng)、鉆探,要具有良好的-60℃低溫韌性,為此,JFE開(kāi)發(fā)了嚴(yán)寒地區(qū)平臺(tái)齒條用JFE-HITEN780ML鋼,通過(guò)加入Ni來(lái)提高鋼板的韌性、強(qiáng)度及焊接性。在采油平臺(tái)方面,導(dǎo)管架式平臺(tái),張力腿式平臺(tái)(TLP)頂層、樁柱,深水浮筒平臺(tái)頂層使用的是API2W50、60(屈服點(diǎn)355、410MPa級(jí))TMCP高強(qiáng)度鋼。
日本企業(yè)海工用鋼產(chǎn)品開(kāi)發(fā)特點(diǎn)
海洋平臺(tái)用鋼板品種的系列化和獨(dú)有化。日本鋼企海洋平臺(tái)用鋼板都可成系列供貨,如高強(qiáng)鋼板、大線能量焊接鋼板、低溫及耐海水腐蝕鋼板等系列品種,實(shí)現(xiàn)了全系列供貨。同時(shí),日本鋼企積極構(gòu)建適合自身企業(yè)的獨(dú)有標(biāo)準(zhǔn),除能按通用的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)海洋平臺(tái)用鋼板外,還形成了要求更加嚴(yán)格的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
開(kāi)發(fā)獨(dú)有的焊接熱影響區(qū)韌化技術(shù)。由于海洋平臺(tái)制造過(guò)程中要進(jìn)行大量的焊接,其焊接結(jié)合部的性能對(duì)平臺(tái)安全性至關(guān)重要。因此,結(jié)合自己的設(shè)備及工藝特點(diǎn),日本鋼企都開(kāi)發(fā)了自己獨(dú)有的焊接熱影響區(qū)韌化技術(shù)和企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品,如新日鐵住金的MARZLOYS400系列和EZWELD系列和JFE公司的JFE-EWEL系列產(chǎn)品。