我國高品質(zhì)船舶、海洋工程用鋼研究進(jìn)展（2）

２ 原油船貨油艙用耐蝕鋼

油船作為船舶的特殊品種之一，在海水環(huán)境中的服役情況具有代表性。而由于海上原油泄漏事故頻發(fā)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和安全隱患，海上原油船貨油艙的耐腐蝕性能受到越來越多的關(guān)注。而低合金耐蝕鋼由于具有優(yōu)異的環(huán)境友好特性以及較低的維護(hù)成本，已成為油船貨油艙用鋼的研究熱點(diǎn)。２０１０年，國際海事協(xié)會（ＩＭＯ）將低合金耐蝕鋼作為現(xiàn)行防腐涂層體系的唯一有效替代方案。隨后，中國船級社于２０１３年發(fā)布了《原油船貨油艙耐蝕鋼檢驗(yàn)指南》，明 確 指出了耐蝕鋼可以作為原油船防腐涂層的替代措施，使貨油艙的耐腐蝕性能滿足目標(biāo)使用壽命要求。

而日本從１９９９年就啟動了油輪原油船貨油艙用耐蝕鋼的研究，通過協(xié)會、鋼廠、造 船 廠、航運(yùn)公司等多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合協(xié)作的運(yùn)行機(jī)制開展船用耐腐鋼的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用工作。其研究表明在鋼中加入 Ｗ 和 Ｃｒ?qū)τ谥旅茕P層的形成有較明顯的促進(jìn)作用，可提高鋼材耐點(diǎn)蝕及均勻腐蝕能力，輔 以一定量的 Ｍｏ、Ｓｂ等合金元素可以使得鋼材耐蝕性進(jìn)一步提高。新日鐵、ＪＦＥ、住友金屬、神戶制鋼等鋼企先后開發(fā)出了貨油艙用低合金耐蝕鋼產(chǎn)品，其耐腐蝕性能顯著提升，普 遍達(dá)到了普通船板鋼的４～７倍（見表１）。

相對而言，我國原油船貨油艙用耐蝕鋼的研究工作起步較晚。從２００８年開始，鞍鋼、寶鋼、首鋼、武鋼、南鋼、鋼研院等單位開始了原油船貨油艙用低合金耐腐蝕鋼產(chǎn)品的研制和開發(fā)工作。經(jīng)過多年研究探索，我國在原油船貨油艙用耐蝕鋼領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)步。通過實(shí)船跟蹤和實(shí)驗(yàn)室研究，基本掌握了鋼在貨油艙環(huán)境中的腐蝕行為規(guī)律及腐蝕機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)多家鋼廠成功開發(fā)了原油船貨油艙用耐蝕鋼，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到ＩＭＯ 標(biāo)準(zhǔn)要求，具備了進(jìn)一步實(shí)船應(yīng)用的條件。

２.１ 貨油艙的腐蝕環(huán)境及腐蝕特征

大量研究結(jié)果已經(jīng)指出，原油船貨油艙內(nèi)上甲板和下底板所處的腐蝕環(huán)境及腐蝕特征存在顯著差異。在貨油艙中，含有從原油中揮發(fā)的 Ｈ２Ｓ腐蝕性氣體，在晝夜溫度交變情況下，上甲板的內(nèi)表面始終處于干濕交替變換的環(huán)境中，并 由于結(jié)露形成水膜，艙體中的腐蝕性氣體溶于水膜中引發(fā)上甲板的腐蝕，為均勻腐蝕。對于上甲板的保護(hù)，通 常 在 貨 油 艙中填充由 Ｏ２、ＣＯ２、ＳＯ２ 和 Ｎ２ 組成的惰性氣體。在下底板表面覆蓋了一層油膜，通常情況下會對下底板起到一定的保護(hù)作用。但由于高鹽度海水的作用使得下底板處于強(qiáng)酸環(huán)境中（ｐＨ 值低至０.８５），并且在洗艙過程中會導(dǎo)致局部油膜破壞，因此下底板表面的腐蝕主要為點(diǎn)蝕。

２.２ 我國貨油艙耐蝕鋼的開發(fā)和研究現(xiàn)狀

針對油船貨油艙上甲板和下底板的腐蝕特征，多家鋼企和高校對貨油艙用耐蝕鋼進(jìn)行了研究。結(jié) 果 表 明，在 鋼中加入適量的 Ｃｕ元素可以有效提高鋼的耐蝕性，這是因?yàn)椋茫踉卦阡摰谋?面 富 集，通過抑制陽極溶解過程降低鋼的腐蝕速率，提高其在酸性 Ｃｌ－ 環(huán)境中的耐腐蝕性能；當(dāng) Ｃｕ元素添加量為０.５ｗｔ％時，低合金鋼在腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物中含有一層 Ｃｕ元素的富集層，這種腐蝕產(chǎn)物層對鋼基體提供有效的保護(hù)，抑制其發(fā)生進(jìn)一步的腐蝕。郝雪卉等在研究 Ｃｕ元素對下底板耐蝕鋼表面微觀電偶腐蝕行為的作用規(guī)律時，發(fā)現(xiàn) Ｃｕ以元素形式彌散分布于試樣表面，可以同時降低鐵素體表面的陽極溶解速率以及滲碳體表面的氫還原速率，從而降低鋼表面鐵素體晶粒和殘余滲碳體之間的電偶效應(yīng)。由此可見，適當(dāng)加入 Ｃｕ元素有利于提高低合金耐蝕鋼在下底板環(huán)境中的耐腐蝕性能。另外，Ｍｏ元素可以通過細(xì)化組織、促進(jìn) Ｃｕ在銹層中富集等作用，提高鋼板在貨油艙下底板環(huán)境中的腐蝕均勻性，抑 制 局 部 腐 蝕，提 高 下 底 板耐蝕 鋼 的 耐 腐 蝕 性 能；但 需 注 意 的 是，當(dāng) Ｍｏ 含 量 超 過０.１ｗｔ％時，組織過分 細(xì) 化，由于整體表面反應(yīng)自由能降低，耐腐蝕性能 有 所 降 低。梁 金 明等 的 研 究 結(jié) 果 表 明，Ｃｒ元素對上甲板和下底板的腐蝕行為具有不同的影響規(guī)律。

在貨油艙下底板環(huán)境中，當(dāng) Ｃｒ含量為１％～３％時，點(diǎn)蝕傾向隨著 Ｃｒ含量的增加而逐漸增加，腐蝕速率也增大；但在上甲板環(huán)境中，由于 Ｃｒ元素可以降低鋼中大角度晶界的含量，且在腐蝕產(chǎn)物中具有一定的富集作用，因此可以提高其耐腐蝕性能。

綜上可知，可以向低合金鋼中添加適量的 Ｃｕ、Ｃｒ和 Ｍｏ元素來提高貨油艙用耐蝕鋼的耐蝕性能；同時提高夾雜物控制水平及焊縫質(zhì)量也可有效提升貨油艙用耐蝕鋼的耐腐蝕性能。

楊建煒等開發(fā)了一種能夠同時滿足貨油艙上甲板和下底板使用要求的 Ｄ３６－ＲＣＷ 耐腐蝕鋼及配套焊材。在滿足力學(xué)性能和焊接性能要求的基礎(chǔ)上，Ｄ３６－ＲＣＷ 耐 蝕 鋼 具 有優(yōu)良的耐腐蝕性能，在上甲板腐蝕 環(huán) 境 下２５年 外 推 腐 蝕 量小于２ｍｍ，在下底板腐蝕環(huán)境中的腐蝕速率為０.３ｍｍ／ａ左右，滿足ＩＭＯ 對貨油艙用低合金耐蝕鋼的綜合性能要求。

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