海洋工程用钢需求现状及未来发展趋势

Tianjin Key Laboratory of Advanced Joining Technology 天津市现代连接技术重点实验室
二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
试样尺寸 (mm)
10×5×55
Baidu Nhomakorabea
试验 温度
室温
试验部位 母材
母材
母材 距熔合线
+5mm
试样 编号
1 2 3 1 2 3 1 2 3
二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
ＬＮＧ储 存 温 度 为－１６３℃，要求ＬＮＧ储罐 所采用的９Ｎｉ钢具有较高强度及优异的低 温 韧 性。 此外，由于无论是LNG储罐还是LNG船或管道，均需要 焊接，因此对9Ni钢焊接性要求很高，主要是热裂纹（ 液化裂纹）敏感性提出极高要求。
近几年，我国多家钢企已能生产9Ni钢板，但产品质 量与国外尚存明显差距，主要表现在热影响区断裂韧性 及抗焊接热裂纹性能两方面上。
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一 需求背景
3 . 我国南海所蕴藏油气储量约300亿吨当量， 其中60-80%埋藏于深海区域，大部分水深约 1500米以上，且该海域台风频次多，海浪高， 海流复杂，开发难度极大。由于菲律宾和越南 等国在南海部分海域与我国存在主权争议，因 此谁能率先成功进军深海，必将是最大赢家。
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
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一 需求背景
7. 2008年，席卷全球的金融危机对我国造船工业的发展造成 强烈冲击，船舶工业产能过剩/重复投资/高端产品竞争力不 强的问题日益凸显。
为应对我国造船工业面临的危机，振兴行业发展，国家明 确提出要大力发展海洋工程装备制造业，强化海洋工程产品 自主研发及生产能力。
双相钢31803 金相组织
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
LNG项目在陆地的表现形式主要是处理工厂及储罐建造，在海 洋中主要表现方式是LNG船舶的建造。
随着ＬＮＧ工业的迅猛发展９Ｎｉ低 温 钢 的 研究和 开 发 热 度持续升温。
有鉴于此，南海深水油气资源开发利用已 上升为国家能源发展战略。
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一 需求背景
4. 海洋油气资源开发和利用促使海洋工程装备制造业蓬勃兴 起，海洋工程装备市场具有广阔发展前景和巨大的发展潜力。
1
冲击吸收功 Ak(J)
19 17 15 30 10 10 28.5 48 46
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
Austenite
Ferrite
25μm
近几年，涉海LNG项目很多，中海油承包的澳大利亚LNG项目 以及刚承接的俄罗斯的亚马LNG项目，项目规模巨大。
亚马项目，仅中海油的份额近200亿人民币，蓬莱巨涛也获得 40多亿的份额。涉及钢种主要为各种类型的低温钢和不锈钢。
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海洋工程用钢需求现状及未来发 展趋势
王东坡 教授 天津大学
材料科学与工程学院 2014.9
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
国产9Ni钢HAZ粗晶区液化裂纹案例1
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
国产9Ni钢HAZ粗晶区液化裂纹案例2
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
国产9Ni钢HAZ断裂韧性（CTOD）案例
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
由于海洋平台（包括固定式平台和移动式平台）服 役期长（甚至超过30年），安全性要求高，因此：要求 所采用钢材必须具有高强度,高韧性,抗疲劳,抗层状撕裂 和良好焊接性及耐蚀性等特点。
固定式平台结构主要采用屈服强度为355MP a、 420MP a、460MP a的Ｄ/Ｅ及Ｆ级钢材；在自升式钻井 平台结构中可能钢材的强度级别会达到500MPa及 550MPa。
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一 需求背景
2. 国际上海洋油气开发主要呈现两个重要发展趋势: 1. 向深冷区域发展，北冰洋海域蕴藏约2000亿吨油气 资源，已成为某些周边国家竞相研究开发的热点区域之 一，主要有挪威/俄罗斯/美国/加拿大等国参与争夺。 3. 更重要的发展领域是深海油气开发，最为著名深海 油气开发区域就是墨西哥湾，另外南美巴西部分海域和 我国南海成为深海油气资源丰富的两个区域。
目前，海洋工程装备制造行业正成为造船工业新的利润 增长点 ，众多船企开始向海洋工程产品转型。
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一 需求背景
8. 从全球角度看，据统计正在开发中的水深 200m以上的海洋项目共有100余个，潜在项目达 近千个，未来海洋生产装备用钢的需求依然保持 较高水平。因此，海洋工程用钢的需求和开发将 成为钢铁行业新的增长点。
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
海工用钢主要可以分为海洋平台用钢，海底 油气管线用钢，油气储运舰船用钢和海洋能源设 备用钢等，主要以低合金高性能结构钢为主。
二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
不仅如此，国产管线用钢在高低温止 裂韧性，焊接性，抗大应变性能与国外存 在一定差距。
随着水深增加，国产管线钢在低温断 裂韧性，尺寸精度方面与国外存在更明显 差距，甚至尚属空白领域，需进口解决。
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一 需求背景
5. 截至 2009 年底，国内在生产油气田 77 个，平台 150座，在建 10 座，海外油田管 理 140 余座，海管 4,813km（在建 173km） ，海底电缆 380km，FPSO17 艘，水下井口 已建成 6 套，陆上终端已建成 11 座、2 座 在建设中（海外终端管理 1 座），这些海 上工程装备和设施使中国海油具备5,000 万 吨油当量的生产能力。
双相不锈钢的优点是强度高于奥氏体不锈钢 （屈 服强 度提 高1 倍,抗拉强度提高25 % ）,而韧性 优于铁 素体不 锈钢,且抗点蚀、 缝隙腐蚀和应力腐蚀的性能与两者相差不大。 双相不锈钢在海洋平台上部组块工艺管线，立管，水下生产系 统管汇，井口采油树及 隔水套 管 中应 用。 国产双相钢存在焊接后点蚀性能不达标，材料韧性不足等缺点 ，主要原因是热处理工艺不过关。 国际上最新的第四代超级双相不锈钢尚无产品（主要在采油树 上使用）。
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一 需求背景
6. 从目前掌握的数据看，在2011-2015 年间，我国 海洋石油增加 5,000万吨的海洋石油产量的预期可 以实现。这 5 年间，建造 70 多座平台，新建 10 多艘 FPSO，其中中海油需建造 55 座海洋平台，6 艘 FPSO，4 个陆地终端、铺设海底管线 1,000 多 公里，投资总量每年将以数百亿元以上递增。 未来十三五，我国南海大开发及东海大开发，及 国际市场的开拓，中国海工市场还将快速发展。 国际油价稳定在100美元左右，使得国际海工市场 年投资将达到2000亿美金左右。
主要内容
一.背景 二.当前海洋工程用钢需求及技术水平现状 三.我国海洋工程用钢需求未来发展趋势 四.海洋工程用钢认证 五.几点看法
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一 需求背景
1. 根据有关资料，全球累计探明石油可采储量 3880 亿吨，天然气储量 266 万亿立方米，其中 海洋石油天然气储量占 45%左右。随着陆上油气 资源逐渐减少，海洋石油已成为世界各国争相追 逐的主要战略资源。目前已发现的油气田1600多 个，有100多个国家和地区在海上开发油气，有 200 多个油气田投产。
多数厂家所生产的海洋平台用钢没有通过EN10225 ， ISO19902, API 2Z 等欧美标准的认证，开拓海外市场困难。
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
关键钢铁品种不能自给已瓶颈，致使重大海洋工程 及装备关键技术长期大量依赖进口，尤其在深海领域。
国内生产管线钢整体上已经达到世界水平， 但特大管径和超厚管壁管线钢品种尚需进口，高 强管线管品质需要提高，如抗HIC(氢致开裂)和抗 SSC(硫化物应力腐蚀)高强度管线钢等。
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二 当前海洋工程用钢需求及技术水平现状
我国海洋平台用钢板的抗腐蚀性能和大线能量焊接热影响 区（HAZ）断裂性能与国外有一定的差距。
同时以铁素体-珠光体微观组织为主的低合金钢的抗层状撕 裂性能依然是困然企业生产的难题。
厚度在１２０ｍｍ以上高强度钢板，屈服强度在６９０Ｍ Ｐａ以上齿条钢只有极少数厂家能生产。
近十年，海洋石油勘探开发的投资持续大幅增长，据 Douglas-Westwood 统计，08 年全球海工装备资本性投资为 1570 亿美元，09 年约 1520 亿美元，占海洋油气勘探开发总 投资 60%左右。 当前，全球共有各类海洋钻井装备 650 多座 ，其中自升式钻井平台超过 430 座，占有总规模的 2/3；半潜 式钻井平台 180 多座，钻井船近 50 艘，合计占 1/3。