中國冶金報社
2025年,世界造船業(yè)總體仍處于景氣區(qū)間,發(fā)展穩(wěn)健,對鋼材需求形成支撐。
從國內情況來看,2025年,國內船舶用鋼管市場需求約為150萬噸,其品種選擇趨于多元化??傮w來看,不銹鋼管作為主要品種,關鍵指標包括耐點蝕當量(PRE)、臨界點蝕溫度(CTP)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。常用管材包括304L、316L、321、347、雙相不銹鋼、內襯耐蝕合金(CRA)復合鋼管等。在生產(chǎn)制造中,需高度重視鋼管表面質量與焊接工藝。
構筑船體“骨骼”,鋼材如何優(yōu)中選優(yōu)?
船體用鋼主要有低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼、特殊鋼和鑄鋼(典型船舶船體的鋼材和鋼管用量見表1)。其中,超高強度鋼通常指經(jīng)過調質處理(淬火+回火)的高強度鋼,其化學成分見表2。此外,船體制造還大量應用各類特殊鋼,主要包括超低溫鋼、耐腐蝕鋼、抗層狀撕裂鋼(Z向鋼)、抗裂紋鋼和低磁鋼等。
從VLCC到LNG船,不銹鋼管“大顯身手”
隨著全球海洋運輸,特別是海洋油氣鉆探和采集等工程裝備需求的增長,不銹鋼管在海洋船舶中的應用不斷增加。一艘20萬噸~30萬噸級的超大型油船(VLCC)或超大型液化氣運輸船(VLGC),其油艙加熱、油氣裝卸與輸送管道往往需使用數(shù)百噸不銹鋼管。液化天然氣(LNG)船則是應用低溫、超低溫不銹鋼管的典型代表。
船舶鋼管按用途可分為兩大系統(tǒng),即功能系統(tǒng)用鋼管和結構用鋼管。
功能系統(tǒng)用鋼管進一步分為常規(guī)系統(tǒng)與專用設備系統(tǒng)。常規(guī)系統(tǒng)涵蓋船底水、壓載、疏排水、生活污水、空氣、測量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發(fā)氣、液位遙測、閥門遙控,以及燃油、液壓油、油潤油等管道,其工作壓力范圍通常為0.7兆帕~40兆帕,溫度在60攝氏度~300攝氏度之間。
專用設備系統(tǒng)用管則為液化石油氣(LPG)船、LNG船等特種船舶所必備。
無論是常規(guī)系統(tǒng),還是專用設備系統(tǒng),所用管道均屬上述功能管道(輸送用管)。此外,船舶上還存在大量結構用管,主要用于桅桿、旗桿、欄桿、扶手及各類鋼結構支撐。
不銹鋼管選材:不同國家傾向不同
在不銹鋼管材料選擇上,各國在長期實踐中形成了既相通又存在差異的選材標準。
船舶入級和建造規(guī)范(船規(guī))是船用不銹鋼管選材的主要依據(jù)。海洋油氣運輸船的不銹鋼管多用于輸送或處理含硫化氫、二氧化碳及氯化物等腐蝕性雜質的介質,因此使用不銹鋼管。
主要船級社規(guī)范要點如下:
德國勞氏船級社(GL)明確規(guī)定低溫韌性奧氏體不銹鋼管必須采用熔焊方法制造,以保證焊縫質量因子為1.0,并以熱處理狀態(tài)供貨。這推動了國內不銹鋼焊管制造廠商采用GTAW(鎢極惰性氣體保護焊)或PAW(等離子弧焊)等成熟、經(jīng)濟且環(huán)保的焊接工藝。為保障焊接熱影響區(qū)的抗晶間腐蝕性能,其規(guī)范未列入304、316鋼種,而是選用304L、316L、321、347鋼種。其中,316L鋼管是當前船用不銹鋼管的主流選擇。
法國船級社(BV)在其《船舶和近海裝置入級規(guī)范》中規(guī)定,液化氣體運輸船的貨物處理管道可選用304、304L、316、316L、321、347及S31803(雙相不銹鋼)。需特別注意的是,S31803適用溫度范圍為零下20攝氏度~185攝氏度,而其他奧氏體鋼種可用于零下165攝氏度以上環(huán)境。
石油和石化管道標準為船用不銹鋼管材料選擇提供了新思路,例如采用內襯耐蝕合金(CRA)的復合鋼管等。
需要指出的是,在氯化物及硫化氫含量較高的作業(yè)海域(如加納灣、墨西哥灣等),316L和317L可能難以滿足使用要求,需升級采用2205、2507等雙相不銹鋼,或N08020、S31254等更高等級的耐蝕合金。
工藝定成?。罕砻嫣幚砼c焊接工藝是關鍵
鋼管表面質量。不銹鋼管的耐腐蝕性能極大程度取決于其表面質量。表面處理包括酸洗鈍化、精整,以及對表面粗糙度(清潔度)的控制。對于要求抗應力腐蝕、點蝕或熱機械疲勞的管材來說,表面質量至關重要。經(jīng)過冷拔或冷定徑/精整的焊管,其表面質量完全可以達到精密應用的要求,在某些情況下甚至優(yōu)于無縫鋼管。
焊接方法選擇。對于壁厚3毫米~7毫米的奧氏體或雙相不銹鋼管來說,GTAW及其衍生的PAW是優(yōu)先選用的焊接方法。厚壁焊管可采用PAW/GTAW、GTAW+藥芯焊絲電弧焊(FCAW)等組合方法。但需注意,制造雙相不銹鋼焊管時,已普遍淘汰熔化極氣體保護焊(GMAW)/FCAW方法。
特殊工藝要求。例如,大型油船用于加熱原油的316L不銹鋼盤管(規(guī)格通常為直徑42毫米~60毫米×2.0毫米~2.8毫米),其對接焊縫需進行嚴格的鈍化處理。另外,對于LNG船建造,在焊接LNG液罐9鎳鋼與罐外的TP316L不銹鋼管時,需要制訂專門的焊接工藝。
未來新航向:向高端化、綠色化發(fā)展
一是世界造船市場發(fā)展依然穩(wěn)健,仍維持在景氣區(qū)間。
全球造船業(yè)產(chǎn)能分布正在調整。日韓先進船廠產(chǎn)能趨于飽和,訂單排期已至2028年后;東南亞國家(越南、菲律賓)憑借成本優(yōu)勢搶占部分散貨船/油船市場,但高端船舶建造能力不足;美國、印度等國積極推動本土造船業(yè)復興,但在規(guī)模與核心技術層面,短期內均難以對中國構成實質性挑戰(zhàn)。此外,鑒于長距離海底油氣管道輸送成本高企且風險較大,LNG海運市場前景持續(xù)看好,大型LNG運輸船需求旺盛。
二是中國造船業(yè)正處于“量”的鞏固與“質”的飛躍并行階段。
技術創(chuàng)新突破高端:我國在大型郵輪、LNG船、深海裝備等領域取得重大進展。在零碳燃料儲備方面,氫/氨動力船舶進入示范階段,甲醇動力技術已趨成熟。低碳技術與智能船舶系統(tǒng)加速應用。
產(chǎn)能聚集與升級:以上海長興島為代表的世界級造船基地正在形成,產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1200億元,高技術船型占比達90%,并前瞻性布局深海采礦、極地科考船等前沿裝備。滬東中華等龍頭企業(yè)LNG船產(chǎn)能持續(xù)提升,并通過建設數(shù)字化生產(chǎn)線推動智能制造。
綠色化產(chǎn)業(yè)鏈全球化:依托“一帶一路”倡議,中國正積極輸出綠色港口裝備與技術,推動甲醇/氨燃料加注網(wǎng)絡建設,并著力參與乃至引領零碳航運標準制定。
三是船舶高端化、綠色化發(fā)展對船用鋼管,尤其是不銹鋼管提出了更高要求。未來,選材將更加精細化、標準化,從依賴傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼向更多采用雙相不銹鋼、高性能鎳基合金及復合材料方向發(fā)展。與此同時,對鋼管制造工藝,尤其是焊接質量控制和表面處理技術的要求也將愈發(fā)嚴格。深入理解并適應這些趨勢,是國內鋼管制造企業(yè)把握船舶市場發(fā)展機遇的關鍵。

