日本船用耐蝕鋼的研制及應(yīng)用

    為了防止因油輪貨艙底部的腐蝕導(dǎo)致原油泄漏引發(fā)重大事故，從1999年開始，日本造船協(xié)會(huì)組織成立了包括研究所、船級(jí)社、船東、造船企業(yè)和鋼鐵生產(chǎn)商等在內(nèi)的技術(shù)研究小組，對(duì)原油油船的腐蝕行為進(jìn)行詳細(xì)研究，揭示了原油油艙內(nèi)上甲板和貨油艙底板的腐蝕產(chǎn)生機(jī)理以及腐蝕過程，建立了原油油艙仿真測(cè)試方法。基于該研究成果，各鋼鐵生產(chǎn)商開始研發(fā)新型的原油船耐蝕鋼，并獲得了工程應(yīng)用。
 

    新日鐵住金的NSGP-1。新日鐵住金在世界上率先開發(fā)出新型高效耐蝕鋼板NSGP-1（環(huán)保1號(hào)），質(zhì)量等級(jí)AH32，該鋼板主要用于原油運(yùn)輸船和巨型油船。與傳統(tǒng)鋼板相比，該鋼板的耐蝕性能約為原鋼板的5倍，可以省卻為了防止腐蝕而進(jìn)行的涂裝工序，既提高船舶安全性又環(huán)保，且該鋼板的焊接、加工等應(yīng)用方式與傳統(tǒng)鋼材完全相同，建造時(shí)無需進(jìn)行特別的施工管理。

    為驗(yàn)證該新型鋼板的耐腐蝕性能，原新日鐵與日本郵船合作將該耐蝕鋼板用在了2004年三菱重工建造的大型油船（MLCC）“Takamine”號(hào)的底板上，通過2.5年實(shí)船試驗(yàn)，結(jié)果顯示新鋼板能夠有效防腐蝕。NSGP-1鋼板的最大腐蝕坑僅為2.8mm，而傳統(tǒng)鋼板的腐蝕坑深度達(dá)6.3mm。根據(jù)國(guó)際慣例，腐蝕坑超過4mm需要重新涂裝船體，超過7mm則需要焊接維修。此外，NYK使用15艘油船做了測(cè)試試驗(yàn)，其中6艘使用了NSGP-1鋼板，測(cè)試結(jié)果表明NSGP-1的腐蝕率僅為傳統(tǒng)鋼板的1/5。NSGP-1從2007年開始在日本國(guó)內(nèi)正式接受訂貨，到2011年，已經(jīng)應(yīng)用于6艘油船的建造，就航最長(zhǎng)的已經(jīng)過6年時(shí)間，沒有發(fā)現(xiàn)需要修理的腐蝕，確認(rèn)NSGP-1鋼板具有良好的耐蝕性能。

    新日鐵住金的SMICORE。住友金屬開發(fā)的油輪原油罐上甲板和底板部位用高耐腐蝕性厚板SMICORE，強(qiáng)韌級(jí)別為DH32級(jí)，厚度規(guī)格為16.5mm。該鋼板的機(jī)械特性、焊接性和焊接接頭特性與傳統(tǒng)的原油罐用厚板相當(dāng)，而耐腐蝕性則更佳。2005年8月，SMICORE在SANKOBLOSSOM號(hào)油輪的2號(hào)和3號(hào)原油罐上試用。經(jīng)過2年零9個(gè)月的航行，SANKOBLOSSOM號(hào)油輪進(jìn)行了首次船塢檢查。檢查結(jié)果顯示，在原油罐上甲板部位，鋼板厚度的減少量為傳統(tǒng)鋼板厚度減少量的60%左右；在底板部位，沒有發(fā)生深度超過2mm的孔蝕，2號(hào)原油罐底板鋼板的孔蝕深度為傳統(tǒng)鋼板孔蝕深度的1/4左右，3號(hào)原油罐底板鋼板的孔蝕深度為傳統(tǒng)鋼板孔蝕深度的60%左右。SMICORE應(yīng)用于原油罐上甲板和底板部位時(shí)的耐蝕性得到了確認(rèn)。

    JFE的JFE-SIP-OT。JFE公司推出的原油運(yùn)輸船用耐腐蝕船板的典型牌號(hào)是DH36級(jí)的JFE-SIP-OT，厚度規(guī)格最大25mm。JFE-SIP-OT鋼成分設(shè)計(jì)是基于對(duì)油輪原油倉點(diǎn)腐蝕機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上完成的。該鋼在原油倉腐蝕環(huán)境下的腐蝕速率僅為傳統(tǒng)鋼板的1/7，并且可提高涂漆鋼板的耐蝕性，試驗(yàn)表明，JFE-SIP-OT涂漆鋼板的點(diǎn)腐蝕深度僅為傳統(tǒng)涂漆鋼板的65%。JFE與三井商船合作在2007年底將該耐蝕鋼應(yīng)用在石川島播磨（IHI）建造的VLCC船的底板和上甲板。

    神戶制鋼的原油船耐蝕鋼。神戶制鋼開發(fā)了AH32級(jí)原油運(yùn)輸船用耐腐蝕船板。針對(duì)原油中單質(zhì)S和原油中含有低pH值氯化物溶液這兩個(gè)原油倉的主要腐蝕因素，在開發(fā)鋼中添加相應(yīng)的合金元素并進(jìn)行成分優(yōu)化，使鋼在原油腐蝕環(huán)境下，表面生成的腐蝕產(chǎn)物成為穩(wěn)定的保護(hù)膜，防止S與鋼材基體接觸，起到抑制腐蝕反應(yīng)的作用。此外，這種鋼的成分還可提高點(diǎn)腐蝕坑內(nèi)液體的pH值，減緩陰極反應(yīng)速度，起到抑制點(diǎn)腐蝕的作用。試驗(yàn)表明，神戶所開發(fā)的耐蝕船用鋼在S腐蝕下的點(diǎn)腐蝕速率僅為傳統(tǒng)鋼的1/4，在低pH值氯化物溶液下的點(diǎn)腐蝕速率僅為傳統(tǒng)鋼的1/5。
 

    我國(guó)船用耐蝕鋼的研制及應(yīng)用

    隨著IMO油船貨油艙防腐蝕要求的日益迫切，2008年起寶鋼、鞍鋼、鋼研總院等單位率先展開了油船貨油艙用耐蝕鋼的研制工作。目前，寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼等鋼鐵企業(yè)已經(jīng)在加快船用耐蝕鋼的研制工作中取得一定進(jìn)展，其中寶鋼、鞍鋼已經(jīng)率先在國(guó)內(nèi)完成了近千噸的耐蝕船板試制，并將耐蝕鋼板在大型原油船上開始了實(shí)船貼片試驗(yàn)，評(píng)價(jià)鋼板的實(shí)際環(huán)境耐蝕性。

    腐蝕性檢測(cè)試驗(yàn)表明，寶鋼研制的原油船底板耐蝕速率完全滿足CCS《原油油船貨油艙耐蝕鋼檢驗(yàn)指南》中對(duì)鋼板耐蝕性要求，材料的其他各項(xiàng)性能也滿足IMO標(biāo)準(zhǔn)要求和船板規(guī)范，成本增量遠(yuǎn)低于涂層成本。

    對(duì)于此類關(guān)系到船舶安全的工程材料來說，鋼板的研制只是第一步，耐蝕鋼板的配套焊接材料、焊接工藝，系統(tǒng)的應(yīng)用研究和示范工程考核等研究?jī)?nèi)容需要加快推進(jìn)。2013年，一個(gè)聯(lián)合鋼廠、船廠、船東以及船級(jí)社在內(nèi)的“基于IMO標(biāo)準(zhǔn)的耐蝕鋼應(yīng)用技術(shù)研究”國(guó)家項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)。但相比日本20多條VLCC的建造和4年以上的服役考核，國(guó)內(nèi)船用耐蝕鋼工程化應(yīng)用的研究工作還處在起步階段。

    鋼種發(fā)展及市場(chǎng)展望

    油船貨油艙用鋼量占油船用鋼總量的30%—40%，從我國(guó)油船年用鋼情況看，貨油艙用鋼量每年應(yīng)在200萬噸左右。耐蝕鋼以其高效的防腐蝕效果、施工方便、維修成本低、無環(huán)境污染的優(yōu)勢(shì)，逐漸取代涂料防腐措施成為油船防腐的主流是必然趨勢(shì)。我國(guó)的鋼鐵、造船相關(guān)行業(yè)將進(jìn)一步緊密合作，共同開發(fā)，加快推進(jìn)原油船貨油艙耐蝕鋼的研發(fā)和應(yīng)用研究，盡快投入實(shí)際應(yīng)用。

責(zé)任編輯：李玲珊

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