在海洋工程领域,海洋平台是海洋资源开发工程中的标志性设施,属于超大型焊接钢结构,海洋平台用钢作为工程结构用钢在保证海洋设施安全方面起着极为重要的作用。“十三五”期间,我国大部海洋结构用钢已经实现了国产化,但是产品质量较国际领先企业的产品还有较大差距。355MPa级特厚(≥100 mm)钢板和核心部件用420MPa级高性能海洋结构用钢仍需要进口。目前市场上常见的海洋工程用钢(如S355NL)的显微组织为铁素体+少量珠光体,全厚度方向上的低温韧性基本能够满足海洋工程用钢现用的要求,但在实际生产中存在些许问题,如钢水纯净度偏低夹杂物颗粒粗大、连铸坯的冷却及矫直过程中表面容易出现裂纹、大厚度钢板厚度方向晶粒尺寸不均匀等,导致部分钢板出现低温冲击韧性不合格的现象。此外,为了满足海洋油气资源的开采向深海、极地环境发展要求,需要不断开发强度级别更高的新钢种,同时还需对新钢种开展全面的服役性能研究,积累服役性能数据,确保服役安全。
未来几十年,自升式海洋平台建造数量大,并且需要进一步提高工作水深,具备在南海较深海域钻井的能力。另外,鉴于海洋平台广泛应用在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中,支撑总重量超过数百吨的钻井设备,高强度一直是海洋用钢发展的方向,较高的强度不仅能增加平台承载能力,还可以降低平台重量,节约建造成本。高强轻量化是海洋平台用钢的主要发展趋势,是实现海洋平台经济性与安全性统一的有利手段。随着海洋油气开发不断向深水发展,海洋平台用钢的厚度不断增加,60 mm 以上的特厚板应用越来越普遍,最高厚度可达249mm。特厚板生产技术难度大,易出现力学性能不均匀、焊接热影响区脆化、焊缝开裂、层状撕裂、疲劳性能差等问题。中海油十四五规划中的重大工程之一就是将采用60mm以上大厚度420MPa级别的高强钢建设新一代海洋平台,因此,开发复杂环境用的大厚度高强韧海洋工程用钢实现示范应用,不仅为湘钢海洋工程用钢领域保持领军地位奠定基础,而且为推动我国海洋平台用钢的升级换代具有重要意义。