我國高品質船舶、海洋工程用鋼研究進展（1）

０ 引言

21世紀是海洋的世紀，我國的海洋工程與船舶工業取得了突破性的進展，產業規模大幅增大，產品質量得到多方認可，在國際中占有重要的 地 位。隨 著 船 舶、海洋工程的迅速發展，鋼鐵作為船舶與海洋工程的主要結構，其 研 發 水 平 和生產能力也在不斷提升。而船舶和海洋工程結構物的使用環境一般比較惡劣，在服役中會受到海水、海泥和海洋大氣的攻擊，不同區域的腐蝕特征差異也比較大，因 此 船 舶 與 海洋工程用鋼應具有較高的綜合性能，如 優 異 的 塑 性、沖 擊 韌性、可焊接性及耐腐蝕性。

目前，我國船舶與海洋工程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，主 要 是 具有高強度、抗層狀撕裂、大熱輸入量焊接、超 低 溫 韌 性、高 止裂等性能的鋼板，其生產工藝十分嚴格，對設備要求高，開發難度大。為此，急需開發一系列高品質船舶及海洋工程用鋼，進一步推進我國船舶和海洋工程業的發展。

本文從船舶、海洋工程用鋼的基本性能要求出發，對 典型海洋環境用鋼的研發現狀進行分析，指出了我國在耐海水腐蝕用鋼以及大熱輸入量焊接用鋼方面與國外存在的差距，并對我國研發新型船用鋼提出建議。

１ 船舶、海洋工程用鋼基本要求

１.１ 高強度和高韌性

高強度和高韌性是船舶和海洋工程用鋼要達到的基本要求，而隨著運輸和勘探等行業對船體和海洋工程結構安全性要求的不斷提高，船舶和海洋工程用鋼板的強度和質量等級也在逐步提高。２０世紀９０年代起，日本和歐洲率先開發出屈服強度為３９０ ＭＰａ級的熱機械控 制 工 藝（Ｔｈｅｒｍｏｍｅ－ｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓ，ＴＭＣＰ）型高強船板（ＹＰ４０Ｋ），主要用在船體受應力比較大的舷側舷緣頂板和強力甲板上。

在大型散裝貨船和集裝箱船中，３９０ ＭＰａ級的高強度鋼已占主導地位，海洋平臺等大型海洋結構中廣泛應用 ＴＭＣＰ工藝船體鋼的強度級別已經達到５５０ ＭＰａ級以上。海洋工程中自升式鉆井平臺的樁腿結構，如齒 條 板、半圓板和無縫支撐管等部位，均要 求 屈 服 強 度６９０ ＭＰａ以上的高強度低合金鋼。這些結構對材料的低溫沖擊韌性也具有較高的要求，一般要求考核－４０℃的低溫沖擊性能，而在寒冷或極寒條件下則需考核－６０℃甚至－８０℃的低溫沖擊性能。一些低溫油氣儲運用鋼對低溫沖擊性能的要求更為苛刻，如 儲 存 ＬＮＧ的９Ｎｉ鋼要求考核－１９６℃的低溫沖擊功達到１００Ｊ以上，儲運 ＬＥＧ的５Ｎｉ鋼也要求考核－１２０ ℃的沖擊功。由此看出，高強度和高韌性是船舶和海洋工程用鋼必不可少的兩大特性。

１.２ 優異的耐腐蝕性能

由于海洋環境腐蝕的破壞性強，造成的損失較大，船 舶及海洋工程結構的耐腐蝕性能越來越受到人們的關注。國際海事組織先后通過了壓載艙涂層防護和貨油艙用耐腐蝕鋼性能標準，使得相應船舶用鋼的開發研究工作日益迫切。

在壓載艙環境下，船 板 鋼 在 高 溫、高 濕 以 及 Ｃｌ－ 的 協 同 作 用下，尤其在壓載艙的潮差部位船板鋼常發生嚴重的局部腐蝕。ＪＦＥ鋼鐵開發出了“ＪＦＥ－ＳＩＰ－ＢＴ”鋼，可抑制船舶壓載艙涂膜劣化行為，同時提高了腐蝕產物對鋼基體的保護性能。

新日鐵等開發的貨油艙用耐蝕 鋼，通過耐蝕合金元素的加入，顯著降低腐蝕速率，從而提高其使用壽命。

１.３ 大熱輸入條件下的可焊性能

鋼的可焊性能是保證船體和海洋工程結構整體質量及安全性能的關鍵。近年來，隨著結構用鋼厚度規格的不斷提高，對焊接工藝和焊接技術也提出了更高的要求，以 滿 足 用戶對提高制造效率、降低生產成本的需求。因 此，提 高 熱 輸入量的焊接技術以及適用于大熱輸入量焊接的鋼種的開發研制已經成為國內外關注的熱點技術問題。

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