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浦项船舶及海工用钢开发现状及发展方向

时间:2020-11-21 14:35 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
POSCO所开发的船舶用钢板分为两大类,一类是采用非TMCP工艺生产的,包括普通强度的A、B、D、E和高强度的AH32-EH32、AH36-EH36;另一类是采用TMCP工艺生产的,包括普通强度的A、B、D、E和高强度的AH32-EH32、AH36-EH36、AH40-EH40、EH47。该公司开发的海洋平台用钢包括YS355、YS420、YS460三个系列,最高强度可达500MPa。而且,该公司利用POSHARP厚板轧制技术开发出183mm厚的EQ70钢,并成功应用于移动
POSCO所开发的船舶用钢板分为两大类,一类是采用非TMCP工艺生产的,包括普通强度的A、B、D、E和高强度的AH32-EH32、AH36-EH36;另一类是采用TMCP工艺生产的,包括普通强度的A、B、D、E和高强度的AH32-EH32、AH36-EH36、AH40-EH40、EH47。该公司开发的海洋平台用钢包括YS355、YS420、YS460三个系列,最高强度可达500MPa。而且,该公司利用POSHARP厚板轧制技术开发出183mm厚的EQ70钢,并成功应用于移动式钻井平台的锚架和弦杆的制造。 2015年以来,POSCO不仅是现代重工、三星重工、大宇造船等韩国三大造船企业的高级别船用钢板及海洋工程用钢的主要供应商,而且还积极推动与挪威科技工业研究院及荷兰辉固公司的技术合作,并向荷兰皇家壳牌集团批量供应FLNG设备的专用钢板。另外,该公司还开发了耐海水腐蚀钢和一些低温钢,包括LNG储罐用9Ni钢、LNG储罐用不锈钢、LNG储罐用高锰钢,用于能源的开发和运输。 2.1船舶用钢板 POSCO生产的船舶用钢板最大厚度100mm。其船舶用钢板的力学性能见表2。 随着集装箱船尺寸的增大,为了实现结构完整性和重量减轻的效果,需要采用高强止裂钢。为防止船体出现裂纹扩散,2010年6月POSCO利用TMCP工艺开发了脆性裂纹止裂(BCA)韧性钢EH40。EH40用于大线能量焊接,要求焊接线能量高于500kJ/cm。2014年12月POSCO开发了最大厚度可达100mm的EH40厚板,并在全球最早获得德国劳埃德船级社(GL)认证,2015年2月向大宇造船海洋19200TEU级的集装箱船供货。 POSCO开发的EH47具有高强度,要求在-10℃条件下进行CTOD(裂纹尖端张开位移)试验,在-40℃条件下确保热影响区(HAZ)韧性;屈服强度比EH40高70MPa。板厚为63mm的EH47钢板可替代传统的75mm厚板EH40,用于18000TEU级集装箱船的上甲板;厚度74mm的EH47钢板则可替代传统的80mm厚板EH40用于舱口围板。厚度的降低可减少船体的焊接量、节省燃油消耗,并提高船舶速度。该产品已获得德国劳氏船级社(GL)、美国船级社(ABS)和韩国船级社(KR)认证。2014年11月,该公司将PosPATH技术用于生产EH47厚板,这项超厚板材制造技术可将其厚度增至200mm,可以有效改善中心部位的缺陷,降低探伤不合格率,从而弥补了超厚板材的不足。 2.2海洋平台用钢板 POSCO海洋平台用钢板的研发主要着眼于高强度、大厚度以及低温安全性等三个方面。目前,该公司生产的海洋平台能源用钢强度可达500MPa,最大厚度达210mm。其开发的海洋平台用厚板品种及规格见表3。 2.3低温用钢 1)LNG储罐用9%Ni钢 液化天然气(LNG)储罐的底部和内壁采用的材料主要是9%镍合金钢。这一产品在-162℃可以保持高强度,在-196℃的极低温环境中可以保持较好的韧性。POSCO于1994年开发出LNG储罐内壁钢材9%Ni合金钢,此后向韩国国内的统营、三陟、平泽、光阳LNG接收站供货。为满足LNG储罐底部所需薄规格材料(厚度5mm)的需求,该公司积极开展了9%Ni钢薄规格产品的研制。2013年,该公司成功生产出各种规格的9%Ni钢产品,同时能对客户的需求作出快速回应。2014年上半年,该公司实现了3800mm宽幅9%Ni钢板的生产。该钢板可以减少焊接次数,节省焊接材料,缩短客户的操作时间。与此同时,POSCO还根据客户的新需求,对5%Ni和7%Ni钢进行工艺优化调整,并积极推动产品的质量认证。 2)LNG用高锰钢 POSCO从2008年开始高锰钢研究。2010年11月,该公司与大宇造船海洋公司,以及全球五大船级社共同成立了名为“极低温用高锰钢及焊接材料共同开发”的项目。2013年完成批量生产技术开发。POSCO新开发的低温高锰钢在完成了钢材及焊材的船级社认证之后,在2014年12月通过韩国国家技术标准院认证。2015年,低温高锰钢实现了批量生产并应用于大宇造船海洋公司玉浦造船厂制造的LNG储罐。2016年,新开发的高锰钢正式用于现代尾浦造船公司承建的LNG推进散货船(5万DWT级)的LNG燃料罐。2017年5月,低温高锰钢获得美国ASTM颁发的标准技术认证。2019年1月,新开发的高锰钢获IMO认证。2019年8月,POSCO开发的低温高锰钢获得天然气技术标准委员会批准,正式纳入到陆上LNG储罐制造标准KGS AC115。随着低温高锰钢及相关制造技术逐步被相关标准收录,该公司计划承接更多的LNG相关项目。预计从2019开始到2030年之前,有望向全球890座LNG储罐和4700艘LNG动力船供应高锰钢产品。 POSCO此次获批的低温高锰钢可以经受-196℃超低温环境的考验,适用于LNG的储存和运输。该钢种的屈服强度大于400MPa、抗拉强度800-970MPa,在-195℃的超低温条件下,夏比V型冲击功大于41J。而且,其低温韧性、耐疲劳性、耐腐蚀性等性能与目前广泛应用的9%Ni钢相当,但其塑性远优于9%Ni钢(约为9%Ni钢的3倍),且焊接性更优,成本价格更低。价格只是镍合金钢的70%-80%,POSCO期待在LNG储罐市场上高锰钢逐步取代镍合金钢。POSCO低温高锰钢的化学成分见表4。 3) LNG储罐用不锈钢 POSCO与韩国天然气公司联手开发出适于超低温LNG储罐的不锈钢产品KC-1。该产品比现有不锈钢产品的经济性和安全性更高。2016年2月,POSCO不锈钢产品KC-1正式用于韩国天然气公司的LNG船储罐薄膜系统。薄膜系统是指LNG船储罐内部面壁,与LNG直接接触,被称为“一次屏障”。由此,韩国天然气公司的LNG船储罐制造项目将全部采用这一不锈钢产品。以技术实力和产品质量为基础,该公司今后还计划在陆地储罐、小型罐车上扩大不锈钢材料的应用,由此提高在能源市场的占有率。 另一方面,POSCO工程公司自2011年开始LNG成套设备的研究,2014年成功开发了20万m3大容量LNG储罐设计技术,该技术于2015年年底获得DNV-GL颁发的第三方检验认证证书。 2.4耐海水腐蚀钢 POSCO开发出耐海水腐蚀的Poseidon500高强钢产品。主要用于钢板桩、钢管桩、港口设施等海洋结构物。为了验证其耐腐蚀性能,该公司从2010年开始在光阳、浦项、诗华等三大海域对Poseidon500的508mm×12mm钢管进行了为期两年的长期暴露试验,以每6个月为周期进行回收,通过测定减轻的重量计算腐蚀速度。试验结果证明,耐腐蚀性比普通钢材SS400高40%以上。Poseidon500钢作为U型和Z型钢板桩用于现场施工,其成形性已经得到了验证,并分别以HSM500、STKM500、SKK500的名称注册在KS的D3003(港口及海洋结构物耐腐蚀钢材)、D3300(港口及海洋结构用耐腐蚀性钢管用钢材)、F4602(钢管桩)标准中。