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150万吨船用钢管需求背后的“材料密码”

2026-02-05 20:33:00

中国冶金报社
彭在美
 
  2025年,世界造船业总体仍处于景气区间,发展稳健,对钢材需求形成支撑。
  从国内情况来看,2025年,国内船舶用钢管市场需求约为150万吨,其品种选择趋于多元化。总体来看,不锈钢管作为主要品种,关键指标包括耐点蚀当量(PRE)、临界点蚀温度(CTP)和临界缝隙腐蚀温度(CCT)。常用管材包括304L、316L、321、347、双相不锈钢、内衬耐蚀合金(CRA)复合钢管等。在生产制造中,需高度重视钢管表面质量与焊接工艺。
  构筑船体“骨骼”,钢材如何优中选优?
  船体用钢主要有低碳钢、高强度钢、超高强度钢、特殊钢和铸钢(典型船舶船体的钢材和钢管用量见表1)。其中,超高强度钢通常指经过调质处理(淬火+回火)的高强度钢,其化学成分见表2。此外,船体制造还大量应用各类特殊钢,主要包括超低温钢、耐腐蚀钢、抗层状撕裂钢(Z向钢)、抗裂纹钢和低磁钢等。
  从VLCC到LNG船,不锈钢管“大显身手”
  随着全球海洋运输,特别是海洋油气钻探和采集等工程装备需求的增长,不锈钢管在海洋船舶中的应用不断增加。一艘20万吨~30万吨级的超大型油船(VLCC)或超大型液化气运输船(VLGC),其油舱加热、油气装卸与输送管道往往需使用数百吨不锈钢管。液化天然气(LNG)船则是应用低温、超低温不锈钢管的典型代表。
  船舶钢管按用途可分为两大系统,即功能系统用钢管和结构用钢管。
  功能系统用钢管进一步分为常规系统与专用设备系统。常规系统涵盖船底水、压载、疏排水、生活污水、空气、测量、注入、生活用水、消防、货油、扫舱、透气、惰气、加热、洗舱、泡沫灭火、洒水、蒸发气、液位遥测、阀门遥控,以及燃油、液压油、油润油等管道,其工作压力范围通常为0.7兆帕~40兆帕,温度在60摄氏度~300摄氏度之间。
  专用设备系统用管则为液化石油气(LPG)船、LNG船等特种船舶所必备。
  无论是常规系统,还是专用设备系统,所用管道均属上述功能管道(输送用管)。此外,船舶上还存在大量结构用管,主要用于桅杆、旗杆、栏杆、扶手及各类钢结构支撑。
  不锈钢管选材:不同国家倾向不同
  在不锈钢管材料选择上,各国在长期实践中形成了既相通又存在差异的选材标准。
  船舶入级和建造规范(船规)是船用不锈钢管选材的主要依据。海洋油气运输船的不锈钢管多用于输送或处理含硫化氢、二氧化碳及氯化物等腐蚀性杂质的介质,因此使用不锈钢管。
  主要船级社规范要点如下:
  德国劳氏船级社(GL)明确规定低温韧性奥氏体不锈钢管必须采用熔焊方法制造,以保证焊缝质量因子为1.0,并以热处理状态供货。这推动了国内不锈钢焊管制造厂商采用GTAW(钨极惰性气体保护焊)或PAW(等离子弧焊)等成熟、经济且环保的焊接工艺。为保障焊接热影响区的抗晶间腐蚀性能,其规范未列入304、316钢种,而是选用304L、316L、321、347钢种。其中,316L钢管是当前船用不锈钢管的主流选择。
  法国船级社(BV)在其《船舶和近海装置入级规范》中规定,液化气体运输船的货物处理管道可选用304、304L、316、316L、321、347及S31803(双相不锈钢)。需特别注意的是,S31803适用温度范围为零下20摄氏度~185摄氏度,而其他奥氏体钢种可用于零下165摄氏度以上环境。
  石油和石化管道标准为船用不锈钢管材料选择提供了新思路,例如采用内衬耐蚀合金(CRA)的复合钢管等。
  需要指出的是,在氯化物及硫化氢含量较高的作业海域(如加纳湾、墨西哥湾等),316L和317L可能难以满足使用要求,需升级采用2205、2507等双相不锈钢,或N08020、S31254等更高等级的耐蚀合金。
  工艺定成败:表面处理与焊接工艺是关键
  钢管表面质量。不锈钢管的耐腐蚀性能极大程度取决于其表面质量。表面处理包括酸洗钝化、精整,以及对表面粗糙度(清洁度)的控制。对于要求抗应力腐蚀、点蚀或热机械疲劳的管材来说,表面质量至关重要。经过冷拔或冷定径/精整的焊管,其表面质量完全可以达到精密应用的要求,在某些情况下甚至优于无缝钢管。
  焊接方法选择。对于壁厚3毫米~7毫米的奥氏体或双相不锈钢管来说,GTAW及其衍生的PAW是优先选用的焊接方法。厚壁焊管可采用PAW/GTAW、GTAW+药芯焊丝电弧焊(FCAW)等组合方法。但需注意,制造双相不锈钢焊管时,已普遍淘汰熔化极气体保护焊(GMAW)/FCAW方法。
  特殊工艺要求。例如,大型油船用于加热原油的316L不锈钢盘管(规格通常为直径42毫米~60毫米×2.0毫米~2.8毫米),其对接焊缝需进行严格的钝化处理。另外,对于LNG船建造,在焊接LNG液罐9镍钢与罐外的TP316L不锈钢管时,需要制订专门的焊接工艺。
  未来新航向:向高端化、绿色化发展
  一是世界造船市场发展依然稳健,仍维持在景气区间。
  全球造船业产能分布正在调整。日韩先进船厂产能趋于饱和,订单排期已至2028年后;东南亚国家(越南、菲律宾)凭借成本优势抢占部分散货船/油船市场,但高端船舶建造能力不足;美国、印度等国积极推动本土造船业复兴,但在规模与核心技术层面,短期内均难以对中国构成实质性挑战。此外,鉴于长距离海底油气管道输送成本高企且风险较大,LNG海运市场前景持续看好,大型LNG运输船需求旺盛。
  二是中国造船业正处于“量”的巩固与“质”的飞跃并行阶段。
  技术创新突破高端:我国在大型邮轮、LNG船、深海装备等领域取得重大进展。在零碳燃料储备方面,氢/氨动力船舶进入示范阶段,甲醇动力技术已趋成熟。低碳技术与智能船舶系统加速应用。
  产能聚集与升级:以上海长兴岛为代表的世界级造船基地正在形成,产业规模超过1200亿元,高技术船型占比达90%,并前瞻性布局深海采矿、极地科考船等前沿装备。沪东中华等龙头企业LNG船产能持续提升,并通过建设数字化生产线推动智能制造。
  绿色化产业链全球化:依托“一带一路”倡议,中国正积极输出绿色港口装备与技术,推动甲醇/氨燃料加注网络建设,并着力参与乃至引领零碳航运标准制定。
  三是船舶高端化、绿色化发展对船用钢管,尤其是不锈钢管提出了更高要求。未来,选材将更加精细化、标准化,从依赖传统奥氏体不锈钢向更多采用双相不锈钢、高性能镍基合金及复合材料方向发展。与此同时,对钢管制造工艺,尤其是焊接质量控制和表面处理技术的要求也将愈发严格。深入理解并适应这些趋势,是国内钢管制造企业把握船舶市场发展机遇的关键。

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑:张雨恬

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