本报记者 包斯文
日前，在由中国物流与采购联合会钢铁物流专业委员会主办、上海卓钢链电子商务有限公司承办的2021年第十一届中国钢铁物流合作论坛上，振华重工海工平台研究所所长、高级工程师黄曌宇的《海工装备用钢在生产中的应用及发展趋势》专题报告，引起了钢铁行业产业链上下游的关注。
近年来，随着我国海工装备制造业的快速崛起，我国初步建立起了涵盖厚板、高强板、耐腐蚀板、耐低温板等高端钢材的海工钢体系。不过，我国高端海工钢领域仍有较多空白。尤其是具有Z向性能（抗层状撕裂）的高强度钢、超高强度钢、油船货油舱用耐腐蚀钢、LNG（液化天然气）船储罐用殷瓦钢（镍铁合金）、高屈服强度合金钢及双相不锈钢板等钢材产品，目前国内还不能完全实现批量生产，有的甚至还处于研发起步阶段，仍需依靠进口解决。
而在一些发达国家和地区，海工钢研发进展较快。例如，欧洲海洋平台用钢的研发、应用、品种系列化及标准化处于领先地位。目前，世界上关于海洋平台用钢的4个主要通用标准中，有3个为欧洲标准。日本也已实现海工钢全系列供货，尤其是在耐蚀钢和大线能量焊接用钢领域，开发出了较多优质产品。
我们需要什么样的海工钢？
据黄曌宇介绍，海工装备服役期一般为30年，比传统船舶服役期长50%。为保证海工装备建造的经济性及服役期的安全性，其所用钢材须具备高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的可焊接性及耐海水腐蚀等特性。
从高强度来看，海工钢主要用于海洋平台，服役环境十分恶劣，不仅要受到自身重力荷载的作用，还要受到海上风浪、洋流、海底地震等海况条件带来的影响。这就要求海工钢须具备高强度，在设计结构和材料选择方面必须考虑特殊的海况条件。例如，在自升式海洋平台的桩腿、升降电动齿轮、悬臂梁、齿条机构等关键部位，一般均需690兆帕及以上级别的超高强海工钢。
从高韧性来看，传统海工钢主要是回火马氏体组织，碳含量较高的同时，还加入了大量的合金元素来保证钢的淬透性，导致其冲击韧性下降，冷裂纹敏感性增强。一般来说，材料的屈强比（屈服强度与抗拉强度的比值）会随着强度升高而上升。因此，在提高钢材强度的同时，如何降低屈强比成为制约海工钢发展的瓶颈。这就对海工钢的高韧性提出了新的要求。
从良好的可焊接性来看，随着海工钢厚度的增加，其碳当量（钢铁中各种合金元素折算成碳的含量）提高，导致海工钢焊接性能变弱。为了实现海工钢的高韧性及可焊接性，低碳设计理念越来越贯穿于海工钢的生产环节中。
从耐腐蚀性来看，由于海工钢无法定期回船坞检修，有发生氢脆（溶于钢中的氢聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小裂纹）的潜在危险。如果控制不当，就会在钢中形成非金属夹杂物，造成裂纹源，进一步导致钢材腐蚀开裂。这将大幅恶化海工钢的综合性能，缩短其使用寿命。
可以预见，具有高强度、高韧性、良好的可焊接性及耐腐蚀性特点的海工钢，是钢铁企业今后研发的主要方向。例如，自升式海洋平台用690兆帕级特厚板、大口径无缝管、460兆帕级导管架平台用钢及配套焊材、大线能量焊接用厚板及配套焊材、深海隔水管、耐腐蚀钢筋、化学品船用特种双相不锈钢、高钼超级奥氏体不锈钢、深海集输系统用耐蚀合金、沉淀硬化型不锈钢、深海钻采装备用高等级高氮奥氏体不锈钢等，都将成为钢铁行业重点研发的高端海工钢。
钢企如何发力海工装备制造业？
面向“十四五”，国家提出要坚持陆海统筹，发展海洋经济，建设海洋强国，加快壮大海洋装备产业。可以预见，海工装备制造业将成为我国战略性新兴产业的重要组成部分和高端装备制造业的重点方向之一。“十四五”期间，我国海工装备制造业将推动海工钢向高端化发展。尤其是海上风力发电装备、海洋牧场平台装备、深远海养殖装备、海洋能发电装备、海水淡化装备、海上核电装备、海上大型浮式结构装置、岛礁建设及近岸工程装备等新型海工装备的应用，将为高端海工钢发展提供更广阔的舞台，更加要求海工钢向着高强度、高韧性、易焊接性、耐腐蚀性及大厚度、多规格的高端方向迈进。
钢铁企业如何为海工装备制造业提供更优质的高强海工钢？黄曌宇对此提出以下几点建议：
一是要大力开发海工钢生产新工艺。钢铁企业要以实现海洋平台用高强度钢的国产化应用为目的，开展钢板冶金质量、组织性能稳定化控制等关键生产工艺技术研究，包括大断面铸坯（锭）凝固与冶金质量控制、基于大厚度钢板组织性能均匀化的控制轧制及热处理技术；系统掌握大厚度钢板的强韧性变化机制、微观组织与力学性能控制的冶金学规律与控制技术等。
二是要与海工装备制造企业联手，进行系统化的海工钢应用技术研究。我国亟须在大线能量焊接的基础原理及关键技术上实现突破，以满足海工装备制造业的高效化生产需求，推进高端装备材料的升级换代。
三是要加大低成本高附加值的高端钢材研发。海洋平台由钢结构焊接而成，其中高强钢占所用钢材的60%～90%。如果可以在高强钢合金设计上实现减量，就能大大降低海洋平台的建设成本，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的需求。这是高强度、高韧性海工钢的重要发展方向。
四是要大力研发止裂性能优异的高强海工钢。为防止船舶、储油罐、海洋工程结构、管线等结构设施发生断裂，海工装备制造业对止裂性能优异的钢板应用量日趋增大。这也是高强度海工钢的又一重要发展趋势。
五是要利用互联网，向服务型钢铁企业转型。为支持海工装备制造业转型升级，钢铁企业应将互联网技术与传统产业相结合，由制造型企业向服务型企业转型，利用基于互联网和物联网的物流体系，为海工装备制造业提供库存管理和精准配送服务，将数据化、网络化、智能化生产与互联网相结合，以满足海工装备制造业的个性化用钢需求。
《中国冶金报》（2021年2月9日 05版五版）
