各類型船舶關鍵高端用鋼

導語：近年來，我國的海洋工程與船舶工業(yè)取得了長足的發(fā)展，實現(xiàn)了歷史性的跨越，產業(yè)規(guī)模迅速擴大，綜合實力顯著增強，國際地位大幅度提升。但我國和世界上先進的船舶制造及海洋工程裝備設計制造技術相比，還存在一定差距。

目前，我國船舶與海工用鋼已能滿足國內市場的大部分需求，但部分高級別的特種鋼材仍依賴進口。特殊用鋼主要指具有高強度、大厚度、抗層狀撕裂、大熱輸入焊接、耐腐蝕、超低溫韌性、高止裂性能的鋼板，其生產工藝嚴格，對設備穩(wěn)定性要求高，開發(fā)難度大。下面就簡要介紹下這些船舶用鋼中的高端鋼材：

液化氣體運輸船用低溫鋼液化氣作為一種天然資源，地區(qū)間分布不均，國際間運輸主要通過液化氣體專用運輸船進行，包括LPG船和LNG船。隨著LNG工業(yè)的迅猛發(fā)展，9Ni低溫鋼的研究和開發(fā)熱度持續(xù)升溫，LNG儲存溫度為-163℃，要求LNG儲罐內壁用9Ni鋼具有較高的強度、良好的低溫韌性和較小的波動。

另一個重要的低溫用鋼是LNG船用Invar合金，Invar合金薄帶是薄膜型LNG船的必備材料，應用于貨艙圍護系統(tǒng)。Invar合金是Ni=36%，熱膨脹系數(shù)極低，能在很寬的溫度范圍內保持固定尺寸，適合常溫至-163℃的溫度變化。由于我國船廠接受了多艘LNG船訂單，所以對Invar合金的國產化提出了迫切需求。

大熱輸入焊接用船板的開發(fā)焊接是船體制造的關鍵環(huán)節(jié)，約占船舶制造成本的17%。隨著船板厚度規(guī)格的增加，開發(fā)具有高焊接熱輸入適應性的鋼板以提高焊接效率成為船體建造需重點解決的問題。大熱輸入焊接用鋼是指焊接熱輸入在400kJ/cm以上的鋼種。

提高焊接熱輸入，必須解決焊接熱影響區(qū)（HAZ）韌性降低的問題。提高HAZ韌性的方法包括采用低碳當量的合金設計、細化HAZ晶粒尺寸及改善HAZ晶內組織。

油船貨油艙用耐腐蝕鋼隨著深海開發(fā)和遠洋航運的發(fā)展，對船板及海洋結構的耐腐蝕性提出了越來越高的要求，包括耐大氣腐蝕、耐海水腐蝕以及耐原油腐蝕。其中，油船貨油艙耐蝕鋼是近十年來國際上研究開發(fā)的重點。

油船是國際間原油運輸?shù)闹匾ぞ?，其貨油艙主要采用耐蝕性較差的AH32、AH36鋼板，采用涂層方式進行腐蝕防護。對于涂層保護形式，需定期進行涂層維護，耗費高、工期長，且施工環(huán)境惡劣。2010年，國際海事組織（IMO）將使用耐蝕鋼認定為保護涂層的可替代方案，2013年，IMO船用耐蝕鋼性能標準正式實施。

此外，為了提高海洋結構物的壽命，需要開發(fā)耐海水腐蝕性以及耐海洋微生物腐蝕性良好的鋼板，特別是在南海海域高濕熱、強輻射、高Cl-海洋環(huán)境中。

高止裂韌性船用鋼板大型集裝箱船普遍采用高強度和大厚度的鋼板，大厚度使得鋼板的受力狀態(tài)發(fā)生改變，抗開裂性能下降，一旦在極厚板中出現(xiàn)裂紋，該裂紋將會沿著焊縫不斷傳播，即使進入母材，裂紋也不會停止擴散。為保證船體結構的安全可靠，對材料的止裂性能提出了更高的要求。目前評價船用鋼止裂性能的試驗方法主要有日本船級社提出的ESSO試驗和雙重拉伸試驗。

海洋平臺特厚齒條鋼隨著海洋石油工業(yè)的深入開展和鉆采難度的加大，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)展需求，這類產品一般使用調質熱處理狀態(tài)交貨。但是，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品開發(fā)的難點。

船舶與海工用特種鋼是海洋結構物建造中的關鍵材料，目前國內還大量進口，是國內造船行業(yè)急需的鋼材。推進我國高技術船舶與海洋工業(yè)的發(fā)展，大量關鍵技術需要突破，核心問題之一就是船舶與海工用特種鋼的推廣與應用，需要冶金企業(yè)與造船業(yè)共同努力，早日實現(xiàn)多品種、多規(guī)格的工業(yè)化供貨。