科创中国

行业领域

制造业

需求背景

 油船作为船舶的特殊品种之一，在海水环境中的服役情况具有代表性。一般原油船舶载重都在数万吨以上，超级油船的平均载重在28万吨左右。庞大的油船和油船船队投入海上运输，导致油船事故增多，原油舱的腐蚀可能引发原油的泄漏或油船事故，对海洋造成了很大的污染和危害，海上原油船货油舱的耐腐蚀性能受到越来越多的关注。

   低合金耐蚀钢由于具有优异的环境友好特性以及较低的维护成本，已成为油船货油舱（COT，Cargo Oil Tank）用钢的研究热点。现在油船及货油舱用钢主要为传统的A/D/EH32、A/D/EH36级船板，在韧性、强度和焊接性方面能满足工程使用要求；但是，由于原油中所包含的腐蚀介质复杂多样，加之造船工艺和油船航行中所遇海况的复杂性，采用传统的船板钢建造的货油舱腐蚀现象十分严重，导致油船的使用寿命大大缩减，并严重威胁到原油的安全运输。

    为增强货油舱的耐蚀性能，抑制腐蚀的常用方法有：加注缓蚀剂、在钢材表面采用防腐涂层、使钢材和腐蚀介质分离以及采用耐蚀钢板代替传统船板钢，此外定期检查维护也是降低货油舱局部腐蚀的重要措施。但是，从货油舱的实际防护工作来看，加注缓蚀剂工艺复杂，长期投资高；防腐涂层存在严重的局部腐蚀隐患，覆盖货油舱船板的涂布面积庞大，而且每隔***年需要更换一次，因此对货油舱采用防腐涂层会耗费高额成本，延长工期。此外，货油舱内工况环境恶劣，空间封闭，定期的检查维护也难以保证货油舱整个内表而的质量，而施工过程中的显微缺陷和年久劣化导致的缺陷会使局部腐蚀大大扩展。因此，迫切需要开发一种既能应对货油舱内油气腐蚀介质，又能延长设备检查维护时间的耐蚀性能优良的船板钢。

    正是由于涂层保护的这些劣势，耐蚀钢的概念被提出，2010年IMO将低合金耐蚀钢作为现行防腐涂层体系的唯一有效替代方案。中国船级社（CCS，China Classification Society）于2013年发布了《原油船货油舱耐蚀钢检验指南》，明确耐蚀钢可以作为原油船防腐涂层的替代措施，使货油舱耐腐蚀性能满足目标使用寿命要求。

需解决的主要技术难题

经过多年研究探索，我国在原油船货油舱用耐蚀钢领域取得了显著进步。通过实船跟踪和实验室研究，基本掌握了钢在货油舱环境中的腐蚀行为规律及腐蚀机理。在此基础上，国内多家钢厂成功开发了油船货油舱用耐蚀钢，各项性能指标达到IMO标准要求，具备进一步实船应用条件。

   但我国对于货油舱腐蚀环境的机理分析尚不够系统，组织和合金元素对低合金耐蚀钢在货油舱腐蚀环境下的作用机理也尚不明确，同时针对上顶板和下底板综合性研究分析鲜有报道。此外，模拟实验尚不能真实客观的反映实船检测的结果，耐蚀钢在实际应用中所处的状态对腐蚀性能的影响也尚待研究。

   另外，耐蚀钢的强度和耐蚀性要强于普通低合金钢，强度和耐蚀性提高的同时，韧性和焊接性会变差。因此，如何提高耐蚀钢强度和耐蚀性的同时，保证良好韧性和焊接性，也成为耐蚀钢研究面临问题。

期望实现的主要技术目标

（1）根据《油船货油舱腐蚀防护替代方法性能标准》，基于常规D/EH32、D/EH36、D/EH40等船板钢化学成分及性能参数，通过调整合金元素种类及添加量，开发若干不同强度级别、不同质量等级、适合货油舱上顶板或底板的新型耐蚀钢。

（2）在耐蚀钢焊接过程中，既要求焊缝金属与母材强度匹配，又要求保证焊接接头各区的耐蚀性，还要兼顾焊接效率。在不同焊接方式（埋弧焊、CO2气体保护焊和手工电弧焊等）及焊接工艺（包括≥50KJ/cm大线能量焊接）条件下，对焊接接头力学性能和耐蚀性进行研究。

（3）标准规定耐腐蚀钢材的目标使用寿命是25年，对耐蚀钢的要求是货油舱顶腐蚀环境中，（对于基础金属）ECL（25年后的估计腐蚀损耗）≤2mm；舱底腐蚀环境中，（对于基础金属）***（年腐蚀速率）≤***；两种环境均要求焊缝处放大1000倍后母材和焊缝金属之间不出现台阶状不连贯表面。

处理进度