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船舶关键高端用钢大汇总

作者:时间:2020-01-12

引言

 

近年来,我国的海洋工程与船舶工业取得了长足的发展,实现了历史性的跨越,产业规模迅速扩大,综合实力显著增强,国际地位大幅度提升。但我国和世界上先进的船舶制造及海洋工程装备设计制造技术相比,还存在一定差距。


目前,我国船舶与海工用钢已能满足国内市场的大部分需求,但部分高级别的特种钢材仍依赖进口。特殊用钢主要指具有高强度、大厚度、抗层状撕裂、大热输入焊接、耐腐蚀、超低温韧性、高止裂性能的钢板,其生产工艺严格,对设备稳定性要求高,开发难度大。下面就简要介绍下这些船舶用钢中的高端钢材:


液化气体运输船用低温钢

 

液化气作为一种天然资源,地区间分布不均,国际间运输主要通过液化气体专用运输船进行,包括 LPG 船和 LNG 船。随着 LNG 工业的迅猛发展,9Ni 低温钢的研究和开发热度持续升温,LNG 储存温度为 -163℃,要求 LNG 储罐内壁用 9Ni 钢具有较高的强度、良好的低温韧性和较小的波动。


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另一个重要的低温用钢是 LNG 船用 Invar 合金,Invar 合金薄带是薄膜型 LNG 船的必备材料,应用于货舱围护系统。Invar合金是 Ni=36%,热膨胀系数极低,能在很宽的温度范围内保持固定尺寸,适合常温至 -163℃的温度变化。由于我国船厂接受了多艘 LNG 船订单,所以对 Invar 合金的国产化提出了迫切需求。


大热输入焊接用船板的开发

 

焊接是船体制造的关键环节,约占船舶制造成本的17%。随着船板厚度规格的增加,开发具有高焊接热输入适应性的钢板以提高焊接效率成为船体建造需重点解决的问题。大热输入焊接用钢是指焊接热输入在 400kJ/cm 以上的钢种。


提高焊接热输入,必须解决焊接热影响区(HAZ)韧性降低的问题。提高 HAZ 韧性的方法包括采用低碳当量的合金设计、细化 HAZ 晶粒尺寸及改善 HAZ 晶内组织。

 

油船货油舱用耐腐蚀钢

 

随着深海开发和远洋航运的发展,对船板及海洋结构的耐腐蚀性提出了越来越高的要求,包括耐大气腐蚀、耐海水腐蚀以及耐原油腐蚀。其中,油船货油舱耐蚀钢是近十年来国际上研究开发的重点。


油船是国际间原油运输的重要工具,其货油舱主要采用耐蚀性较差的 AH32、AH36 钢板,采用涂层方式进行腐蚀防护。对于涂层保护形式,需定期进行涂层维护,耗费高、工期长,且施工环境恶劣。2010 年,国际海事组织(IMO)将使用耐蚀钢认定为保护涂层的可替代方案,2013 年,IMO 船用耐蚀钢性能标准正式实施。


此外,为了提高海洋结构物的寿命,需要开发耐海水腐性能的试验方法主要有日本船级社提出的 ESSO 试验和双重拉伸试验。


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蚀性以及耐海洋微生物腐蚀性良好的钢板,特别是在南海海域高湿热、强辐射、高 Cl - 海洋环境中。


高止裂韧性船用钢板

 

大型集装箱船普遍采用高强度和大厚度的钢板,大厚度使得钢板的受力状态发生改变,抗开裂性能下降,一旦在极厚板中出现裂纹,该裂纹将会沿着焊缝不断传播,即使进入母材,裂纹也不会停止扩散。为保证船体结构的安全可靠,对材料的止裂性能提出了更高的要求。 目前评价船用钢止裂性能的试验方法主要有日本船级社提出的 ESSO 试验和双重拉伸试验。


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海洋平台特厚齿条钢

 

随着海洋石油工业的深入开展和钻采难度的加大,自升式钻井平台用齿条钢提出了大厚度、高强度、高韧性的发展需求,这类产品一般使用调质热处理状态交货。但是,随着齿条钢厚度的增加,截面厚度方向上组织、性能差异增大,提高特厚齿条钢的淬透性成为这类产品开发的难点。


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船舶与海工用特种钢是海洋结构物建造中的关键材料,目前国内还大量进口,是国内造船行业急需的钢材。推进我国高技术船舶与海洋工业的发展,大量关键技术需要突破,核心问题之一就是船舶与海工用特种钢的推广与应用,需要冶金企业与造船业共同努力,早日实现多品种、多规格的工业化供货。

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