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宝钢海洋工程用钢的特点及应用案例
2019-06-28 10:23:23 作者:高珊 来源:宝钢慧创社区

1前言

 

随着全球经济的复苏和不断增长,石油消费需求不断增加,为世界石油工业带来巨大的发展机遇,同时也促进了全球油气勘探与开发利用。海洋油气成为重要能源,海洋油气开发利用为海洋油气工程装备的发展提供了巨大机遇,海洋油气工程装备已经成为造船业利润的新增长点。

 

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海洋油气工程装备图赏析(图片来源网络)

 

海上采油设备主要有FPSO、TLP、SPAR等,它们与主要钻井设备(如自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船等)一样,也是当前各国开采海洋油气的主要装备。随着生产和技术的不断发展,这些海洋工程装备也逐渐向大型化、深水化方向发展。建造这些海洋工程装备所需要的强度等级、韧性等级及厚度、尺寸精度要求不断提高。


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 FPSO(图片来源网络)

 

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TLP(图片来源网络)

 

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SPAR(图片来源网络)

 

目前,宝钢每年有50万吨以上的船板及海洋平台用钢,品种涵盖了一般强度等级及高强度、高韧性等级,厚度规格6mm~178mm,采用普通轧制AR、正火、TMCP/TM、调质等不同方式生产,为国内外重大工程如30万吨超大型油轮21000标准箱集装箱船、海洋FPSO 981、400英尺自升式海洋平台、半潜式海洋平台及海底管线等工程供货。批量产品在性能稳定性、板形及表面质量方面不仅全面满足用户的使用要求,而且各项指标达到国际先进水平。


2、宝钢海洋工程用钢的品种特点

 

由于海洋工程用钢的特殊性,用户建造海洋平台等装备所需要的钢往往覆盖了船标、ASTM标准、API规范、EN规范等。其中船标以各大船级社规范中的D36、E36及F级别、EQ系列等厚规格高强度钢为主;ASTM规范中的A517Q、A514Q等经常用于制造自升式海洋平台桩腿用;以欧洲EN标准中的EN10225钢在海洋结构、海洋风电项目中应用的最为广泛;美国石油协会的API规范中的API 2W、2Y、2Z钢在海洋平台建造中得以应用。


为了满足海洋工程用钢的多标准、多品种、多规格的需求,宝钢海洋工程用钢具有产品系列化、规格覆盖广的特点。厚度最薄6mm,最厚达到178mm,屈服强度级别在40KG~70KG,冲击韧性达到-60?C的高强度厚板钢,产品可以采用正火、TMCP、调质等工艺生产,满足各类标准规范要求。宝钢可供海洋工程用钢的具体品种规格见表1。


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同时,宝钢生产的海洋工程用钢产品具有高的尺寸精度,钢板厚度同板差≤0.5mm,船舶及海工产品厚度正公差增重量≤1.5%。通过计算机自动组板、控制切割,钢板厚度可按0.1mm进级,长度、宽度可按1mm进级,提高用户的材料利用率;同时具有严格的板形,钢板不平度≤2mm/m,5mm/全长。产品在板形、表面质量、力学性能、精度要求等方面达到国际先进水平。

 

3、宝钢海洋工程用钢的应用

 

船板及海洋工程用钢作为宝钢宽厚板产品中的一项战略产品,其产品得到多家船级社的认可和各种规范标准的认可,可以生产船标、ASTM、API、EN规范要求的各种船板和海洋平台用钢。通过不断的研究、生产、应用,已经累计生产船舶及海洋工程用厚板超过400万吨。已经为国内外船厂和海洋平台提供钢板,其生产水平和实物水平均得到迅速提高。宝钢研制开发的海洋平台用钢在国内外重要工程中得到成功的应用,其中包括30万吨FPSO浮式储油轮、21000TEU集装箱船、LNG(液化天然气船)、LPG(液化石油气船)、30万吨VLCC超大型油轮、大型散货船、海底管线、自升式海洋平台及半潜式海洋平台等标志性工程。宝钢通过研制生产高强度、高韧性、厚规格、特殊性能要求的海洋工程用钢板,掌握了海洋工程钢板的特殊特性和关键工艺控制技术,在生产制造方面也积累了丰富的经验。


(1)API系列产品的典型应用

 

API系列产品占宝钢船舶及海洋工程用钢的约7%,用正火工艺生产的API 2W 50钢板最大厚度为80mm,具体性能见表1、2、3所示。采用B×B的试样进行焊接接头的CTOD试验。结果表明宝钢生产的API 2W-50厚板完全满足规范标准的要求,并具有优良的焊接接头性能。

 

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2012年,宝钢为PETROBRAS(GUARA AND LULA-NE Project)项目提供了4233吨、厚度规格为16~51mm的API 2W-50(Z)的海洋平台用钢板,用于制造浮箱和基座。


(2)ASTM系列产品的典型应用

 

ASTM标准中的A517Q/A514Q高强度焊接结构板在自升式海洋平台中应用,主要用于制造平台桩腿中的齿条及半圆板。高强度ASTM系列产品占宝钢船舶及海洋工程用钢约3%,表4、表5、表6为宝钢生产的A517Q(M)厚钢板的化学成分及力学、焊接性能。可见,根据规范标准的要求,宝钢采用连铸坯生产的最大厚度为88mm及模铸坯生产的最大厚度为178mm A517Q钢不仅具有高的强度及优良低温冲击韧性,而且表现出良好的焊接性能。


2009年,宝钢为中海油200英尺自升式海洋平923、924台提供1500吨、厚度为127~152.4mm的A517Q厚板,用于制造桩腿齿条。


2011年,宝钢为渤海装备辽河重工300英尺自升式海洋平台提供127、152.4mm厚A517Q钢987吨用于制造桩腿齿条。 2013年,为宝钢为渤海装备辽河重工400英尺自升式海洋平台提供86.5mm厚A517Q钢1284吨用于制造桩腿半圆板。


2013年开始,为大连船舶重工300英尺、350英尺、400英尺自升式海洋平台提供27~86mm厚A517Q(EQ70),用于制造桩腿半圆板。  

 

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(3)EN系列产品的典型应用

 

EN规范中的EN10225在海洋平台中应用最广泛,EN系列产品占宝钢船舶及海洋工程用钢的2%。表7、表8是宝钢生产的厚度为63.5mm的EN10225 S355G10+M产品的实物性能。

 

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2012年,宝钢为TOTAL(OFON 2 Project)项目的固定式海洋平台提供了厚度范围为20~63.5mm,级别分别为S355KT-40/P、S355KT-20、S355KL+20厚板1400吨,产品质量及工程实绩得到业主的认可,这也是宝钢在国际海洋工程项目中取得的重要业绩。


(4)船标EQ系列产品的典型应用

 

船标中的DH36~FH40也经常应用在海洋工程中,船标系列钢占海洋工程用钢的80%,但船标中的EQ系列高强度板是海洋工程中应用等级较高、用量较大的产品系列,从EQ43~EQ70系列产品占宝钢船舶及海洋工程用钢的10%,采用调质工艺生产的EQ70钢板最大厚度为178mm。表9、表10表11是宝钢生产的50~88mm厚EQ63及EQ70钢板的性能。可以看出,采用调质工艺生产的钢具有稳定的低温冲击韧性及高的强度,同时具有优良的焊接性能,满足海洋平台用钢的严格要求。

 

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2011~2012年,宝钢为新加坡胜科海事400英尺自升式海洋平台提供了厚度范围为8~80mm,级别分别为AQ51、DQ51、EQ51、EQ56、EQ63厚板4600吨厚板。


2011~2013年,宝钢为烟台中集来福士300、400英尺自升式海洋平台提供了厚度范围为12~80mm,级别分别为AQ51、DQ51、EQ51、EQ56、EQ63厚板4600吨;2011~2013宝钢为振华重工300英尺自升式海洋平台提供了厚度范围为10~80mm,级别分别为EQ47、EQ56、EQ63、EQ70 2600吨厚板;2011~2013宝钢为招商局重工的350/400英尺自升式海洋平台提供了厚度范围为12~160mm,级别分别为EQ51、EQ70 9000吨厚板。宝钢也在利用在高强度特厚板高精度板形、稳定的性能质量优势扩大EQ系列钢在海洋平台中的应用。


2016年,宝钢为中集来福士建造的全球最大超深水双钻塔半潜式钻井平台“蓝鲸一号”提供了39%的钢材及高强度等级海洋工程用钢。


结论

 

宝钢具有纯净钢冶炼、电磁搅拌、轻压下等炼钢工艺技术,厚板具有板型控制、表面质量控制和微观组织控制等综合技术,保证了海洋工程用钢的高性能、高质量要求。宝钢研制生产的API、ASTM、EN、EQ系列海洋工程用钢,化学成分、力学性能、焊接性能优良,满足各标准、规范的要求,并具有良好的加工、服役性能,同时具有质量稳定、板形及尺寸精度高,优良表面质量及内质,生产的各类海洋工程用钢累积超过400万吨,广泛应用于国内外重要海洋工程项目中,为海洋资源的开发提供了优质的钢铁材料,同时也赢得了用户的认可。

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