高強(qiáng)度厚規(guī)格海洋平臺用鋼研究進(jìn)展及應(yīng)用

劉振宇，周硯磊，狄國標(biāo)，王國棟

（1.東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室，沈陽 110819；2.首鋼技術(shù)研究院，北京 100041）

高強(qiáng)度厚規(guī)格海洋平臺用鋼研究進(jìn)展及應(yīng)用

劉振宇1，周硯磊1，狄國標(biāo)2，王國棟1

（1.東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室，沈陽 110819；2.首鋼技術(shù)研究院，北京 100041）

隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，海底油氣開發(fā)已經(jīng)逐漸從淺海大陸架延伸至深海域，在降低成本的基礎(chǔ)上，保證厚規(guī)格鋼板的高強(qiáng)度高韌性以及抗層狀撕裂性能是未來海洋平臺用鋼的發(fā)展方向。本文介紹了國內(nèi)外高強(qiáng)度海洋平臺用鋼的研究現(xiàn)狀，分析了此類鋼板生產(chǎn)亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，闡述了東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室（RAL）近年來在高強(qiáng)度厚規(guī)格海洋平臺用鋼研究領(lǐng)域的工作以及工程應(yīng)用情況。

海洋平臺用鋼；低溫韌性；超快速冷卻；頸縮裂紋擴(kuò)展

1 前言

海洋工程裝備是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，處于海洋產(chǎn)業(yè)價值鏈的核心環(huán)節(jié)，市場前景廣闊。2012年2月印發(fā)的《海洋工程裝備制造業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中展望，2015年，該行業(yè)年銷售收入將達(dá)到2 000億元以上，其中海洋油氣開發(fā)裝備國際市場份額達(dá)到20%；2020年，年銷售收入將達(dá)到4 000億元以上，其中海洋油氣開發(fā)裝備國際市場份額達(dá)到35%以上[1]。海洋工程裝備制造業(yè)的快速發(fā)展為上游鋼鐵行業(yè)提供了機(jī)遇，也將帶動海洋用鋼需求同步增長。資料顯示，“十一五”期間，我國已開發(fā)建設(shè)15個海洋油氣田，建造76座海洋平臺、6座浮式生產(chǎn)儲油船（FPSO），鋪設(shè)1 400多千米海底管線。2010年，我國共交付各類海洋平臺16座，新承接自升式鉆井平臺5座，海洋平臺模塊訂單10座[2]。

海洋平臺是人類開發(fā)海洋資源的工具，屬于超大型焊接鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在波浪、海潮、風(fēng)暴及寒冷流冰等嚴(yán)峻的海洋工作環(huán)境中，支撐總重量超過數(shù)百噸的鉆井設(shè)備。這些使用特征決定了海洋平臺用厚板必須具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的可焊性和冷加工性以及耐海水腐蝕等性能指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)專家介紹，近年來，國產(chǎn)海洋平臺鋼板已經(jīng)被廣泛采用，EH36以下平臺用鋼基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，占平臺用鋼量90%，只是關(guān)鍵部位所用高強(qiáng)度、大厚度材料仍依賴進(jìn)口。但我國在高端海洋工程裝備制造領(lǐng)域，特別是產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、核心關(guān)鍵配套設(shè)備等方面的鋼材仍不能完全滿足需求。目前中國每年約有70%的海洋工程裝備配套設(shè)備需要進(jìn)口。對此，《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》都把提升海洋工程用鋼品種質(zhì)量作為技術(shù)改造的重點，加以扶持。

2 國內(nèi)外高強(qiáng)度海洋平臺用鋼研究進(jìn)展

2.1 國外研究進(jìn)展

20世紀(jì)60年代開始，美國、日本和歐洲各國就開始了海洋平臺用鋼的研究，從歷史沿革來看，海洋平臺用鋼多采用造船用鋼標(biāo)準(zhǔn)，即使是許多現(xiàn)代化平臺選用了新型平臺用鋼，依然執(zhí)行船舶檢驗局的有關(guān)鋼質(zhì)船舶建造規(guī)范的規(guī)定。目前，國際上海洋平臺用鋼生產(chǎn)所遵循的通用標(biāo)準(zhǔn)主要為BS7191（英國）、EN10225（歐洲）、NORSOK（挪威）以及API（美國）[3]。在海洋平臺用鋼品種系列化、低溫強(qiáng)韌化、焊接熱影響區(qū)強(qiáng)韌化以及標(biāo)準(zhǔn)制訂等方面，日本一直處于世界領(lǐng)先水平[4]。

2.1.1 熱機(jī)械控制工藝及在線熱處理技術(shù)

日本JFE鋼鐵公司開發(fā)了采用在線快速冷卻（Super-OLAC）的熱機(jī)械控制工藝，以及一種新的在線熱處理技術(shù)（HOP），作為高強(qiáng)度、高韌性以及具有優(yōu)良焊接性能中厚板生產(chǎn)的核心技術(shù)（見圖1）。

圖1 控制軋制與拉制冷卻工藝和傳統(tǒng)熱處理工藝比較Fig.1 Comparison of production process between thermomechanical control process（TMCP）and conventional heat treatment process

20世紀(jì)90年代初，JFE鋼鐵公司開發(fā)出了新一代加速冷卻技術(shù)，稱之為Super-OLAC工藝，并應(yīng)用于西日本鋼廠，成為世界上首家開發(fā)并成功在中厚板中應(yīng)用在線加速冷卻技術(shù)的鋼鐵企業(yè)[5，6]。該工藝通過調(diào)整噴嘴方向、噴嘴密度以及噴淋方式等實現(xiàn)了鋼板表面出現(xiàn)具有高冷卻能力的核胞沸騰，使得冷卻能力較之傳統(tǒng)冷卻方式提高了2～5倍并且鋼板表面溫度分布均勻。

近年來，JFE公司開發(fā)的HOP是一種利用電磁線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流穿過中厚板產(chǎn)生的熱量來實現(xiàn)鋼板的在線快速加熱的技術(shù)，為世界首創(chuàng)[7]。HOP技術(shù)的應(yīng)用，完全實現(xiàn)了同步在線熱處理軋制—快速冷卻—熱處理整套在線工藝的建立，極大地縮短了工藝流程，節(jié)省了能源。利用高效的感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行快速回火可以對碳化物的分布和尺寸進(jìn)行控制，使其非常均勻、細(xì)小的分散于基體上，從而實現(xiàn)調(diào)質(zhì)鋼的高強(qiáng)度和高韌性。

2.1.2 連續(xù)在線控制工藝及CLC-μ技術(shù)

20世紀(jì)80年代新日鐵公司率先采用冷卻前鋼材矯直和約束冷卻方式的連續(xù)在線控制工藝（CLC）[8]，適用于生產(chǎn)強(qiáng)度級別大于490 MPa的高強(qiáng)鋼板，并可以改進(jìn)鋼板的低溫韌性和焊接性能。此后，在CLC應(yīng)用的基礎(chǔ)上，開發(fā)了新一代控制冷卻系統(tǒng)CLC-μ[9]，CLC-μ繼續(xù)采用約束型的控制冷卻方式，但是在噴嘴形式以及水量控制方法等方面做了根本改變，大大增強(qiáng)了冷卻控制性能，從而對厚板金相組織的控制變得非常容易，板帶厚向的硬度波動減到了最小。

2.1.3 熱影響區(qū)細(xì)晶高韌化（HTUFF）技術(shù)

20世紀(jì)90年代初，新日鐵公司開發(fā)的HTUFF技術(shù)主要利用超高溫狀態(tài)（＞1 400℃）下可在熔合線附近穩(wěn)定存在的氧化物、硫化物的納米級粒子的釘扎作用，抑制結(jié)晶晶粒的長大，細(xì)化了HAZ的晶粒尺寸（見圖2），大幅提高了HAZ的韌性[10]。

圖2 HTUFF鋼與傳統(tǒng)鋼HAZ組織對比Fig.2 Comparison of HAZ microstructure between HTUFF steel and conventional steel

除了采用傳統(tǒng)的控制軋制及熱處理工藝外，住友金屬公司應(yīng)用自主研發(fā)的動態(tài)加速冷卻工藝（DAC）生產(chǎn)具有優(yōu)良性能的中厚板產(chǎn)品，此外還開發(fā)了特殊控制軋制技術(shù)（SSC）、高韌性技術(shù)（SHT）以及與DAC相復(fù)合的一系列先進(jìn)的軋制技術(shù)。

2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展

我國開發(fā)海洋石油起步較晚，直到20世紀(jì)80年代才擁有自己的海洋石油平臺，近十幾年間，國產(chǎn)的海洋平臺鋼板開始在我國海洋石油工程中廣泛采用。隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，冶金行業(yè)加快了海洋平臺用鋼的研究開發(fā)工作，首先是在舞陽鋼鐵公司（簡稱舞鋼）和上海浦鋼集團(tuán)實現(xiàn)供貨，隨后寶鋼集團(tuán)有限公司（寶鋼）、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司（鞍鋼）、武漢鋼鐵集團(tuán)公司（武鋼）、馬鞍山鋼鐵股份有限公司（馬鋼）等企業(yè)先后研制了一大批海洋平臺結(jié)構(gòu)專用鋼管、板材與型鋼，產(chǎn)品除國內(nèi)油氣田廣泛使用外，還出口美國、加拿大、俄羅斯、澳大利亞、新西蘭、印度尼西亞、泰國等國家。

近10年來，舞鋼開發(fā)生產(chǎn)了十幾萬噸海洋平臺用鋼板，廣泛應(yīng)用于渤海、勝利、南海等油田平臺建設(shè)，現(xiàn)已大批量供應(yīng)APl2HGr50、DH36、EH36等平臺用鋼，通過了9家船級社（ABS、BV、CCS、DNV、GL、LR、NK、RINA、KR）認(rèn)證。2001年，舞鋼研制高強(qiáng)海洋平臺用鋼和APl2WGr50等TMCP型平臺鋼，性能滿足APl2W、GB712及海上固定平臺與建造規(guī)范的要求[11]。

寶鋼集團(tuán)上海浦鋼公司也開發(fā)成功DH36-Z35、EH36-Z35等海洋石油平臺鋼板[12]，各項性能指標(biāo)全部達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，可以穩(wěn)定生產(chǎn)符合“海上固定平臺入級及建造規(guī)范”和附加要求的EH36-Z35、DH36-Z35等海洋平臺鋼板。

馬鋼開發(fā)SM490、SM400系列海洋石油平臺用H型鋼，先后用于SZ36-1、QHD32-6、文昌13-1/2、蓬萊19-3、東方1-1等10余個海洋石油平臺建造項目，并以優(yōu)異的實物性能獲得海洋石油平臺制造行業(yè)及第三方的高度認(rèn)可，實現(xiàn)了海洋石油平臺用H型鋼的國產(chǎn)化。

2006年5月鞍鋼宣布鞍鋼造船板通過了英國、挪威等九國船級社的權(quán)威認(rèn)證，鋼板級別涵蓋了315～550 MPa級，最高質(zhì)量等級達(dá)到FH550級，最大厚度由過去40 mm增加到100 mm，超高強(qiáng)級別達(dá)到80 mm。2010年鞍鋼成為國內(nèi)首家通過F620、F690超高強(qiáng)海洋平臺用鋼船級社認(rèn)證的鋼鐵企業(yè)，這些進(jìn)步標(biāo)志我國船體結(jié)構(gòu)和海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼板已接近世界先進(jìn)水平，打破了國外企業(yè)在此領(lǐng)域高端產(chǎn)品的壟斷格局。

目前，海洋平臺用鋼國產(chǎn)化程度已達(dá)到90%，但是在高強(qiáng)度（460～550 MPa）鋼板推廣、超高強(qiáng)度（≥690 MPa）鋼板研發(fā)、齒條鋼研發(fā)、配套焊接材料等方面還存在一系列問題和障礙，特別是自升式平臺關(guān)鍵部位使用的550～785 MPa級易焊接、高強(qiáng)度、高韌性、耐海水腐蝕的平臺用鋼還嚴(yán)重依賴進(jìn)口，需要進(jìn)行廣泛的研究和協(xié)作以解決這些問題。

3 亟需解決的問題

相比于傳統(tǒng)的中厚板生產(chǎn)技術(shù)，新一代TMCP技術(shù)（NG-TMCP）[13]以及在線熱處理技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，近年來，新一代TMCP技術(shù)發(fā)展迅速，也取得了許多進(jìn)展，但仍然有諸多問題有待探索和解決。

1）厚規(guī)格鋼板心部低溫沖擊韌性變化機(jī)理與控制技術(shù)：厚規(guī)格鋼板心部-60℃的沖擊韌性變化規(guī)律復(fù)雜而且難以掌握，是海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼質(zhì)量提高的關(guān)鍵技術(shù)。

2）特厚鋼板（180～220 mm）顯微組織與力學(xué)性能控制的冶金學(xué)規(guī)律與工藝。

3）海洋工程用鋼表面質(zhì)量控制：確保較高的表面質(zhì)量，避免出現(xiàn)嚴(yán)重點腐蝕等缺陷，積雪突破表面質(zhì)量控制技術(shù)。

4）耐海水腐蝕性能：開發(fā)免涂裝的耐海水腐蝕鋼板，滿足不同部位腐蝕要求的全系列的耐海水腐蝕鋼。

4 實驗室創(chuàng)新技術(shù)

4.1 應(yīng)用超快速冷卻（UFC）[14]的短流程熱處理技術(shù)

實驗表明，采用低C、高M(jìn)n、Nb和Ti微合金化并少量添加Ni元素改善低溫韌性的成分設(shè)計思路，經(jīng)奧氏體區(qū)兩階段軋制過程后迅速UFC至Tf溫度，之后進(jìn)行離線高溫回火（見圖3），可以得到屈服強(qiáng)度大于550 MPa，抗拉強(qiáng)度大于700 MPa，-60℃沖擊功大于120 J的海洋平臺用鋼。

采用UFC的新一代TMCP工藝的軋態(tài)組織性能控制思路是：在適用于變形的溫度區(qū)間完成連續(xù)大變形和應(yīng)變積累，得到硬化的奧氏體，軋后立即進(jìn)行超快速冷卻，使軋件迅速通過奧氏體相區(qū)，保持軋件奧氏體硬化狀態(tài)，在奧氏體向鐵素體相變的動態(tài)相變點終止冷卻，后續(xù)依照材料組織和性能的需要進(jìn)行冷卻路徑的控制。如圖4所示，軋態(tài)為下貝氏體和粒狀貝氏體的混合組織，貝氏體鐵素體（BF）形態(tài)多為針狀和條狀，富碳相的形態(tài)及分布可概括為如下兩種：a.連續(xù)分布于板條鐵素體之間的條狀碳化物；b.多分布于鐵素體邊界處，表面浮突，呈不規(guī)則島狀的M-A復(fù)相組織（M-A islands）。高溫回火后，演變?yōu)榈湫偷幕鼗鹭愂象w組織，鐵素體長大，碳化物及M-A組織分解，分解的M-A島中可以觀察到大量顆粒狀的碳化物析出（如圖4c所示）。

圖3 應(yīng)用超快冷的短流程熱處理工藝示意圖Fig.3 Schematic diagram of thermo-mechanical control process and tempering process

圖4 軋態(tài)及回火態(tài)顯微組織Fig.4 SEM images of as-rolled and as-tempered samples

控制顯微組織中碳元素的分布是應(yīng)用UFC的短流程熱處理技術(shù)的關(guān)鍵難點，圖5給出了不同階段M-A島碳元素分布的演變規(guī)律，可以看出，軋態(tài)的M-A組分中碳元素分布均勻，隨著回火過程的進(jìn)行，碳元素在熱激活的擴(kuò)散作用下，重新分布，釋放出的碳原子，與合金元素結(jié)合形成富Nb碳化物，在鐵素體內(nèi)彌散分布，這些細(xì)小析出物一方面通過析出強(qiáng)化作用強(qiáng)化了鐵素體基體；另一方面，可以有效阻礙位錯運動，演化基體回復(fù)，降低軟化趨勢，從而保證回火后鋼板的高強(qiáng)度。

圖5 M-A島的碳分布演變Fig.5 Evolution of carbon distribution of M-A islands

4.2 UFC+T強(qiáng)韌化技術(shù)[15]

UFC+T生產(chǎn)工藝可用于生產(chǎn)屈服強(qiáng)度大于600 MPa，抗拉強(qiáng)度大于720 MPa，-60℃沖擊大于100 J的海洋平臺用寬厚板。

強(qiáng)化機(jī)理：M-A復(fù)相組織多分布于鐵素體邊界處，表面浮突，呈不規(guī)則島狀，回火過程中，此類富碳相分解，C與Nb等結(jié)合，再析出細(xì)小碳化物，強(qiáng)化了基體組織，保證了回火后的高強(qiáng)度。

韌化機(jī)理：基體組織為回火貝氏體，鐵素體軟相首先發(fā)生塑性形變，大于臨界尺寸的M-A組元在斷裂過程中易萌生微裂紋，而小于臨界尺寸的富碳相粒子則隨鐵素體形變而移動，聚集成團(tuán)，團(tuán)聚富碳相可以阻礙剪切裂紋的擴(kuò)展，頸縮擴(kuò)展成為裂紋擴(kuò)展的主要方式，宏觀表現(xiàn)為韌性撕裂斷口（如圖6a所示）。

4.3 亞溫淬火技術(shù)（Lamellarizing+Tempering）[16]

高強(qiáng)度厚規(guī)格的海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼多采用軋后調(diào)質(zhì)的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，通過合理的成分設(shè)計，采用L+T（γ+α兩相區(qū)淬火+回火）的軋后熱處理工藝，可以得到綜合性能優(yōu)良的高強(qiáng)度海洋工程結(jié)構(gòu)用厚鋼板（如圖7所示），與傳統(tǒng)工藝相比，降低了再加熱溫度，縮短了工藝流程，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

圖6 裂紋擴(kuò)展方式及路徑Fig.6 Mode and path of crack

圖7 γ+α兩相區(qū)淬火+回火試樣的強(qiáng)度與韌性Fig.7 Strength and toughness of test steel（γ+α）

γ+α兩相區(qū)組織控制：加熱至γ+α兩相區(qū)保溫時，M-A島逐漸分解，釋放出大量碳原子，這些碳原子在劇烈的熱運動作用下擴(kuò)散至貝氏體鐵素體兩相界面及基體內(nèi)位錯密度大的微區(qū)，發(fā)生富集，從而容易滿足濃度起伏、結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏等形核條件，使奧氏體優(yōu)先在這些區(qū)域形核。隨著保溫過程的進(jìn)行，奧氏體晶核沿著鐵素體晶界不斷長大，C、Cr、Mo等元素富集，提高了奧氏體區(qū)淬透性，并且這種富集作用使得鐵素體內(nèi)的固溶元素減少，“凈化”了鐵素體。在淬火過程中，富碳奧氏體大部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，未溶鐵素體硬度低且塑性好。

回火態(tài)組織控制：經(jīng)過兩相區(qū)淬火后，形成的馬氏體體積分?jǐn)?shù)約為18.8%（如圖8所示，白色為馬氏體，黑色為鐵素體），這些馬氏體硬相通過切變型相變遺傳了兩相區(qū)保溫時奧氏體的高碳含量，此時的硬質(zhì)相界面在斷裂過程中容易誘發(fā)斷裂核心，導(dǎo)致韌性惡化，但是加以回火之后，一方面，馬氏體發(fā)生過飽和碳的析出，碳含量降低，同時降低了鐵素體和馬氏體兩相界面的應(yīng)力集中，有效改善了其韌性；另一方面，細(xì)小的析出粒子均勻分布于鐵素體基體上，起到強(qiáng)烈的析出強(qiáng)化作用，從而保證了回火后厚板產(chǎn)品的高強(qiáng)度。

圖8 γ+α兩相區(qū)淬火與回火組織Fig.8 Microstructuresafterquenchingandtempering（γ+α）

4.4 近海腐蝕控制技術(shù)[17，18]

通過對比添加不同耐蝕元素（Cr、Ni、Cu）鋼板在模擬近海環(huán)境（富Cl－）的腐蝕規(guī)律得知，腐蝕過程可以分為腐蝕初期和腐蝕后期兩部分：腐蝕初期，腐蝕速率隨著腐蝕時間的增加而增加；腐蝕后期，腐蝕速率隨著腐蝕時間的增加而減少。Cr鋼、Cr-Ni鋼和Cr-Ni-Cu鋼的腐蝕周期分別經(jīng)歷54、50和45周期，這個結(jié)果表明，Cr、Ni、Cu的復(fù)合添加，縮短了腐蝕初期的時間，使得腐蝕速率趨于平緩的時間減少，增強(qiáng)了鋼板的耐蝕性能。從圖9中也可看出，Cr-Ni-Cu鋼的腐蝕速率明顯低于其他兩種鋼。

圖9 添加不同耐蝕元素種類的腐蝕速率曲線Fig.9 Corrosion rate curve of specimens corroded in testing chamber for different time

圖10是Cr鋼、Cr-Ni鋼和Cr-Ni-Cu鋼在富Cl－干濕交替環(huán)境中腐蝕不同周期后銹層表面的宏觀及微觀形貌。圖10中可以看出，Cr鋼腐蝕32周期后（見圖10a），銹層表面呈淺褐色，局部可觀察到褐色銹斑，大多銹斑附近有NaCl結(jié)晶（白色斑點），表現(xiàn)出不均勻局部點腐蝕特征，可以推斷，這是由于NaCl腐蝕液中的Cl－在試樣表面局部沉積而誘發(fā)的腐蝕，腐蝕56周期后（見圖10b），銹層表面呈深褐色，顏色均勻，表現(xiàn)出均勻腐蝕特征，隨著干濕交替腐蝕過程的進(jìn)行，局部腐蝕逐漸加深、擴(kuò)大并連接成較大面積的腐蝕，腐蝕產(chǎn)物均勻覆蓋在基體表面。由圖10c可以看出，Cr鋼腐蝕30周期后，銹層由塊狀顆粒組成，疏松多孔，亦可觀察到裂紋，這些缺陷均為腐蝕離子侵入鋼基體提供了通道，從而加速腐蝕過程。圖10d～圖10f為Cr-Ni-Cu鋼分別腐蝕10、30和73周期后銹層表面的SEM形貌，可以看出，腐蝕10周期后，銹層表面腐蝕產(chǎn)物呈團(tuán)絮狀分布，邊緣為發(fā)散狀，銹蝕顆粒間空隙大而多；30周期后，銹蝕顆粒呈塊狀，變得更加細(xì)小，堆疊顆粒間的空隙依然很大，說明仍處在腐蝕初期；73周期后，塊狀腐蝕產(chǎn)物的層狀堆積現(xiàn)象明顯，銹蝕顆粒之間連接緊密，空隙減小，此時，致密銹層對腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散至基體引起持續(xù)腐蝕的阻礙作用增加，保護(hù)性銹層形成。通過XRD以及EPMA結(jié)果分析得知，Cr、Ni、Cu元素的復(fù)合添加，可以促進(jìn)銹層中α-FeOOH和Fe3O4致密組織的形成，從而有效阻礙腐蝕介質(zhì)與鋼基體表面的接觸，減緩腐蝕速率。

5 工程應(yīng)用

東北大學(xué)RAL實驗室與國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)中國首鋼集團(tuán)（首鋼）、鞍鋼、南京鋼鐵集團(tuán)（南鋼）等合作對實驗室創(chuàng)新技術(shù)在工程實際中的應(yīng)用做了大量工作，取得了顯著成果。

圖10 腐蝕不同周期后3組實驗鋼銹層表面的宏觀及微觀形貌Fig.10 Macroscopical and microcosmic images of rust surfaces of the three group experimental steel after different cycles

UFC+T短流程熱處理技術(shù)及強(qiáng)韌化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)某大型鋼廠，目前不但可以生產(chǎn)國標(biāo)的各種海洋平臺及所有帶Z向性能評估用鋼種，還能批量生產(chǎn)部分EN10225標(biāo)準(zhǔn)鋼種，超高強(qiáng)海工鋼已經(jīng)覆蓋420～690 MPa所有級別鋼種，最厚規(guī)格可以達(dá)到80 mm。2011—2012年向遼河油田裝備制造公司提供海洋平臺鋼3 000余噸，其中12～76 mm厚CCS/E550鋼500余噸。2011年實現(xiàn)德國SIAG公司S355G8+M、S355G8+N-Z35海上風(fēng)塔鋼板18 288 t合同供貨，完成揚州通宇鋼管廠用于伊朗某公司的海洋平臺用鋼S355K2-Z35、S355J0、S355NL-Z35共計20 000多噸（見圖11）。

圖11 遼河油田CP-300自升式鉆井平臺與德國SIAG某海上風(fēng)塔Fig.11 CP-300 jack-up drilling platform of Liaohe Oilfield and offshore wind tower of SIAG in Germany

6 結(jié)語

本文總結(jié)了國內(nèi)外高強(qiáng)度厚規(guī)格海洋平臺用鋼的研究發(fā)展現(xiàn)狀，分析了此類鋼板產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)難點，介紹了東北大學(xué)RAL實驗室在高級別海洋平臺用鋼研究領(lǐng)域的研究成果，這些成果在與國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)的合作研發(fā)中起到了重要作用，也得到了廣泛應(yīng)用。

[1]徐明宇.海洋用鋼市場潛力增大值得關(guān)注[N].中國冶金報，2012-7-3-B01.

[2]黃 維，張志勤，邢 娜，等.中國海洋平臺制造業(yè)現(xiàn)狀及鋼企對策[J].冶金經(jīng)濟(jì)與管理，2012（3）：24-27.

[3]黃 維，張志勤，高真鳳，等.日本海洋平臺用厚板開發(fā)現(xiàn)狀[J].軋鋼，2012，29（3）：38-42.

[4]王國棟.TMCP技術(shù)的新進(jìn)展——柔性化在線熱處理技術(shù)與裝備[J].軋鋼，2010，27（2）：1-6.

[5]Kazuo Omata，Hiroshi Yoshimura，Sadahiro Yamamoto.Leading high performance steel plates with advanced manufacturing technologies[J].NKK Technical Review，2003，88：73-80.

[6]Nishida Shunichi，Matsuoka Toshio，Wada Tsunemi.Technology and products of JFE steel’s three plate mills[J].JFE Technical Report，2005，5（3）：1-9.

[7]Hayashi Kenji，Nagao Akihide，Matsuda Yutaka.550 MPa and 610 MPa class high-strength steel plates with excellent toughness for tanks and penstocks produced using carbide morphology controlling technology[J].JFE Technical Report，2008，11：19-25.

[8]Hiroshi Takechi.Recent developments in the continuous processing of steels[J].Chinese Journal of Metal Science&Technology，1990（6）：79-87.

[9]Ryuji Uemori，Masaaki Fujioka，Takehiro Inoue，et al.Steels for marine transportation and construction[J].Nippon Steel Technical Report，2012，101：37-47.

[10]Akihiko Kojima，Akihito Kiyose，Ryuji Uemori，et al.Super high HAZ toughness technology with fine microstructure imparted by fine particles[J].Nippon Steel Technical Report，2004，90：2-6.

[11]韋 明，李玉謙，王 升.海洋平臺用鋼[J].寬厚板，2002，8（4）：34-36.

[12]金 濤，劉繼勛.海洋采油平臺鋼板開發(fā)與研究[J].鋼鐵，2002，37：498-501.

[13]王國棟.新一代TMCP技術(shù)的發(fā)展[J].軋鋼，2012，29（1）：1-7.

[14]王國棟.以超快速冷卻為核心的新一代TMCP技術(shù)[J].上海金屬，2008，30（2）：1-5.

[15]周硯磊，徐 洋，陳 俊，等.FH550級海洋平臺用鋼沖擊斷裂行為實驗研究[J].金屬學(xué)報，2011，47（11）：1382-1387.

[16]周硯磊，狄國標(biāo)，劉振宇，等.回火溫度對500 MPa級海洋平臺鋼組織性能的影響[J].材料熱處理學(xué)報，2011，32（10）：106-111.

[17]Zhou Yanlei，Chen Jun，Xu Yang，et al.Effects of Cr，Ni and Cu on the corrosion behavior of low carbon microalloying steel in a Cl－containing environment[J].Journal of Materials&Technology，2013，29（2）：168-174.

[18]Zhou Yanlei，Chen Jun，Liu Zhenyu.Corrosion behavior of rusted 550 MPa grade offshore platform steel[J].Iron and Steel Research，International，2013，20（3）：66-73.

Research progress and application of high performance offshore platform steel

Liu Zhenyu1，Zhou Yanlei1，Di Guobiao2，Wang Guodong1
（1.The State Key Laboratory of Rolling and Automation，Northeastern University，Shenyang 110819，China；2.Shougang Research Institute of Technology，Beijing 100041，China）

With the development of petroleum industry in China，undersea oil and gas development has gradually extended from shallow of the continental shelf to deep waters，therefore，high strength and high toughness and excellent resistance to lamellar tearing are the properties which heavy-gauge offshore platform steel must have in the future.This paper presents the research progress on high performance offshore platform steel at home and abroad in recent years，and the key technical problems of such steel production also be mentioned.Research work and engineering applications of high-strength plates in The State Key Laboratory of Rolling and Automation，such as Ultra Fast Cooling（UFC）and γ+α quenching technique，are finally reviewed.

offshore platform steel；toughness at low temperature；ultra fast cooling；necking development of crack

TG1

A

1009-1742（2014）02-0031-08

2013-10-09

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”計劃資助項目（2007AA03Z504）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費“重大科技創(chuàng)新項目”（N120807001）

劉振宇，1967年出生，男，內(nèi)蒙古赤峰市人，教授，主要從事加工過程材料組織性能演變的模擬、預(yù)測與控制等方面的研究工作；E-mail：zyliu@mail.neu.edu.cn