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日本鋼鐵企業海洋結構用鋼(YP350,YP420,YP460,YP500)SUMITEN780,SUMITEN950高強度鋼板的開發
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-06-29
深海極低用海洋平臺用鋼的綜合性能除了具有高強度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性和冷加工性能，還需要有耐海洋大氣和海水腐蝕的性能。
海洋能源開采對海工鋼的要求
我國海洋油氣資源豐富，勘探開發處于早中期階段，在我國海洋的油氣資源中，70％蘊藏于深海區域。目前，中國只能在渤海、東海等內海部分海域進行油氣開發，對南海主體的深水區，只進行了路線概查和局部地區的地球物理普查。未來深海領域的海洋工程用鋼是我國重點需求的產品。
深海極低用海洋平臺用鋼的綜合性能除了具有高強度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性和冷加工性能，還需要有耐海洋大氣和海水腐蝕的性能。目前，我國E550以下級別的海洋工程用鋼已基本實現了國產化，雖然國內少數鋼企相繼完成了E690系列超高強度、抗層狀撕裂的大厚度規格鋼板研發、認證和供貨，但是鋼板表面質量通常遜于國外同類產品。因此，現階段690MPa系列超高強度、抗層狀撕裂的大厚度規格鋼板仍主要依賴進口。
日本企業海工用鋼產品開發情況
日本鋼鐵企業海洋平臺用鋼板開發一直處于國際領先水平。國際上，海洋平臺用鋼的標準主要有：EN10225，API?BS7191以及船標，但是日本的鋼企不能根據國際標準供貨，還針對不同的用途形成了獨特的產品系列。
新日鐵住金——新日鐵分部。自1980年北海發生了亞歷山大號沉船事故后，國際上對海洋建造物抗斷裂安全性更加重視，基于斷裂力學的韌性評價法CTOD（裂紋頂端張開位移）試驗正式作為海洋結構用鋼的評價試驗。經正火處理的傳統海洋結構用鋼很難滿足CTOD值的要求，因此，新日鐵不僅對TMCP，而且對鑄造、加熱、軋制冷卻、回火等厚板制造的全工藝流程最佳化進行研究，在世界上率先利用TMCP工藝成功地制造出CTOD合格的YP350海洋結構用鋼，并于1984年用于北海Oseberg油田的采油平臺。?
海洋建造物大型化和采掘深海化對海洋結構用鋼提出了高強度化的要求。新日鐵最早向北海的Draugen項目供應YP460鋼（1990年）、向帝汶海的Bayu?Undan項目供應YP460鋼（2000年）、向北海的Grane項目供應YP500鋼（2000年）。此外，新日鐵還開發出厚度為210mm、-60℃夏比吸收能合格的、強度為800N/mm2級的特厚高強度鋼板，用于自升式采油平臺的最重要部件樁腿。?
全世界未利用的天然氣資源的30%儲藏在北極海域周圍的冰海區，目前在該地區的海洋資源開發活動十分活躍，因此在海洋結構用鋼高強度化的同時，也提出了優良超低溫性能的要求。一般情況下，對CTOD值的要求溫度是-10℃，但對冰海區海洋結構用鋼的CTOD值的要求溫度是-40℃—-60℃。由于CTOD值受局部脆化區的影響，所以提高HAZ低溫韌性是新日鐵海洋結構用鋼開發的重要研究內容。?
新日鐵在開發出了保證-50℃CTOD值的YP350、YP420鋼后，進一步推進高度控制HAZ組織的TiO2鋼的實用化，開發出了供里海北部油田項目使用的保證-40℃焊接接頭CTOD值的YP355N/mm2級鋼。這種鋼將會作為保證CTOD值的、在極惡劣環境下具有良好韌性的高強度大厚度海洋結構用鋼。新日鐵海洋平臺的鋼板主要品種有可焊接高強鋼板WEL-TEN??590—950系列、無涂裝焊接結構用耐蝕鋼板COR-TEN490—570系列、焊接結構用耐海水腐蝕鋼板MARILOYS400系列、含Ni耐候鋼NAW-TEN系列和海洋平臺專鋼板YP355—690系列。
其中，無涂裝焊接結構用耐蝕鋼板COR-TEN490—570系列用Cu、Ni等耐蝕元素進行合金化處理，鋼板最大厚度為40mm，適用于無涂裝的海洋工程設備。焊接結構用耐海水腐蝕鋼板MARILOYS400系列具有極佳的耐海水腐蝕性能，特別用于海洋平臺等海上結構。含Ni耐候鋼NAW-TEN系列添加了Cr、Ni等耐蝕性合金元素，可無涂裝地用于海洋結構等焊接結構，其最大厚度為100mm。海洋平臺專鋼板YP355—690系列具有低碳當量、低Pcm值的特點，-40℃或-100℃夏比沖擊性能優異。
在深海用管線鋼管開發方面，新日鐵提出了在鋼中添加Mo并采用低溫終了的TMCP工藝，利用應變時效作用的管線鋼管生產技術。利用該技術開發出壓潰強度高的管線鋼管。新日鐵的這種高壓潰強度管線鋼管已經用于MEDGAZ管線項目（阿爾及利亞——西班牙）。?
新日鐵住金——住友金屬分部。住友金屬提供不同強度級別的海洋平臺用鋼板，并按API、BS及EN標準供貨。住友金屬用于海洋平臺用的主要鋼板品種有高強鋼板SUMITEN系列、疲勞裂紋抑制鋼板FCA、低溫用鋼板SLT系列及EZWELD鋼板。其中，SUMITEN780和950高強鋼板焊接裂紋敏感系數及碳當量非常低，滿足不同海洋平臺服役條件下鋼板的焊接要求，并且產品的化學成分包括合金元素Cu及Cr，保證了其比普通鋼板更加優良的耐蝕性能。疲勞裂紋抑制鋼板FCA是住友金屬開發的具有優良抗疲勞裂紋性的鋼板，具有復雜的顯微組織來控制疲勞裂紋的擴展速率。低溫用鋼板SLT系列為低碳細晶粒Al鎮靜鋼，具有優良的缺口韌性、低碳當量、良好的焊接性及熱影響區韌性和-45℃—-60℃良好的韌性。EZWELD鋼板具有良好焊接性的結構鋼板，適用于大線能量及高層間溫度的高質量焊接。
日本JFE公司。JFE公司的海洋平臺用鋼按照JIS、ASTM、API、EN及各船級社標準供貨。同時，還形成了企標系列產品，包括：抗拉強度在360—980MPa的JFE-HITEN系列高強度鋼板、良好焊接及大線能量焊接鋼板JFE-HITEN和JFE-EWEL系列、JFE-HITEN低溫用鋼板、JFE-MARIN耐海水腐蝕鋼板。
JFE鋼鐵公司鉆井平臺使用的是船級社標準中的DH36、EH36、FH36等高屈服點鋼，其中自升式鉆井平臺的樁腿及其周圍結構使用的是高抗拉強度鋼，而齒條則是用HT80特厚鋼板。自升式鉆井平臺有時要在嚴寒區域移動、鉆探，要具有良好的-60℃低溫韌性，為此，JFE開發了嚴寒地區平臺齒條用JFE-HITEN780ML鋼，通過加入Ni來提高鋼板的韌性、強度及焊接性。在采油平臺方面，導管架式平臺，張力腿式平臺（TLP）頂層、樁柱，深水浮筒平臺頂層使用的是API2W50、60（屈服點355、410MPa級）TMCP高強度鋼。
日本企業海工用鋼產品開發特點
海洋平臺用鋼板品種的系列化和獨有化。日本鋼企海洋平臺用鋼板都可成系列供貨，如高強鋼板、大線能量焊接鋼板、低溫及耐海水腐蝕鋼板等系列品種，實現了全系列供貨。同時，日本鋼企積極構建適合自身企業的獨有標準，除能按通用的標準生產海洋平臺用鋼板外，還形成了要求更加嚴格的企業標準。
開發獨有的焊接熱影響區韌化技術。由于海洋平臺制造過程中要進行大量的焊接，其焊接結合部的性能對平臺安全性至關重要。因此，結合自己的設備及工藝特點，日本鋼企都開發了自己獨有的焊接熱影響區韌化技術和企業內部產品，如新日鐵住金的MARZLOYS400系列和EZWELD系列和JFE公司的JFE-EWEL系列產品。
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