長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)建造的船舶自重比日、韓等船舶工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)計(jì)建造的同型船要高出5%~10%,建造周期也要長(zhǎng)10%。這極大地影響了“中國(guó)造”船舶的性價(jià)比和競(jìng)爭(zhēng)力。要改變這一現(xiàn)狀,相關(guān)方面應(yīng)努力推廣使用高性能船鋼。
長(zhǎng)期以來,我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的常規(guī)大中型船舶與日本、韓國(guó)建造的同類型船舶相比,自身船體重量要高出5%~10%,建造周期也要長(zhǎng)10%以上。對(duì)此,長(zhǎng)期將船舶板材性能作為重要課題進(jìn)行研究的沙鋼集團(tuán)鋼鐵研究院研究員張宇認(rèn)為,大力推廣應(yīng)用國(guó)產(chǎn)高性能船用鋼材,是國(guó)內(nèi)船舶“減重瘦身”的重要途徑之一。通過采取這一措施,我國(guó)船舶將降低船體自重,提高性價(jià)比。
發(fā)達(dá)國(guó)家:應(yīng)用比例高達(dá)90%
張宇說,高性能船用鋼材包括兩個(gè)方面的產(chǎn)品:一是高強(qiáng)度船用鋼,在同等條件下,使用該類鋼材可以減輕船體或海洋工程載體的自身重量;另一個(gè)是高焊接性能船用鋼,在同等強(qiáng)度級(jí)別條件下,使用這一類鋼材可減少焊接程序、減少焊接道次、提高焊接效率、縮短造船周期。
在船舶建造過程中,采用高焊接性能(大線能量焊接性能)鋼板來替代普通鋼板可大幅提高建造效率。其一方面可免除或減少預(yù)熱和后熱處理工序,提高效率,節(jié)約能耗;另一方面可把焊接熱輸入量從普通板材的15~25千焦/厘米提高至100~300千焦/厘米,從而減少焊接道次,提高焊接效率。據(jù)了解,對(duì)于20毫米和40毫米厚的普通鋼板,采用焊接熱輸入量為20千焦/厘米的埋弧焊接方式,分別需要13和24道次,而使用新型高焊接性能鋼板,可采用熱輸入量為100~300千焦/厘米的多絲埋弧焊或者氣電立焊方式實(shí)現(xiàn)單道次焊接,效率將提高5~7倍,焊接材料節(jié)省25%,優(yōu)勢(shì)明顯。
同樣,采用高強(qiáng)度級(jí)別鋼種替代普通鋼種,在幫助降低船舶自重的同時(shí)也能減小結(jié)構(gòu)件的厚度,從而降低焊接工作量、減少焊接材料消耗、提高建造效率。如果采用能夠同時(shí)兼顧高強(qiáng)度和大線能量焊接性能的高性能鋼板來替代傳統(tǒng)鋼板,綜合優(yōu)勢(shì)將更加明顯。
正因?yàn)楦咝阅艽娩摬脑诖敖ㄔ熘写嬖谥T多優(yōu)勢(shì),日本、韓國(guó)等船舶工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在船舶及海洋平臺(tái)建造過程中大量應(yīng)用高性能鋼材,其比例達(dá)到85%甚至90%以上。
在船用高性能鋼應(yīng)用推廣方面,日本企業(yè)已經(jīng)做了大量工作。2007年,新日鐵、三菱重工和商船三井等3家單位聯(lián)手在世界范圍內(nèi)首次將高強(qiáng)度鋼EH47用到8100TEU集裝箱船的建造中,以取代部分EH40和EH36等普通鋼種。新鋼種在船舶建造中的應(yīng)用,使船舶鋼板厚度縮減了24%,船舶自重減輕18%,焊接材料消耗減少30%,建造周期縮短18%,貨物載重量增加14%,碳排放減少11%。
目前,日本已經(jīng)開始采用大線能量焊接鋼板用于船舶外殼的建造。對(duì)厚度規(guī)格為30~70毫米的鋼板使用垂直氣電立焊方式,可實(shí)現(xiàn)單道次焊透,相比普通鋼種所需要的23~60焊接道次,焊接效率可提高4~6倍,船體的整體建造周期可縮短14%。此外,鋼板變薄和焊接區(qū)域比例的降低,可提高船體結(jié)構(gòu)的低溫沖擊韌性和耐疲勞性能,從而提高船體安全等級(jí)。
韓國(guó)企業(yè)在設(shè)計(jì)建造船舶時(shí),也充分采用了高性能船用鋼材,因此,他們?cè)O(shè)計(jì)建造的船舶自重較我國(guó)同型船舶輕一兩千噸,載重量相應(yīng)增加,對(duì)動(dòng)力的需求也小,船舶的性價(jià)比自然就高了。
我國(guó)造船:用鋼結(jié)構(gòu)有待改善
與造船業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高達(dá)90%以上的應(yīng)用比例相比,目前我國(guó)一些大型骨干船企對(duì)高性能船用鋼材的使用率只有45%左右,而許多中小船企幾乎不使用高性能船用鋼材。
張宇認(rèn)為,造成這種局面的原因主要有兩點(diǎn)。一是船體設(shè)計(jì)單位對(duì)應(yīng)用高性能鋼材在船體減重、建造效率提升、結(jié)構(gòu)安全性增強(qiáng)以及綜合成本降低等方面所產(chǎn)生的好處,缺乏深刻理解。二是鋼企、船企和設(shè)計(jì)院所等上下游單位缺乏常態(tài)化的溝通、交流,導(dǎo)致各單位之間缺乏了解。這就造成兩方面的結(jié)果:船舶設(shè)計(jì)和建造單位對(duì)國(guó)內(nèi)的鋼板生產(chǎn)水平不了解,擔(dān)心如果選用國(guó)產(chǎn)高性能鋼材,會(huì)給供貨和船舶建造質(zhì)量帶來影響,于是不得不選用常規(guī)鋼種;鋼企在進(jìn)行高性能鋼新品開發(fā)時(shí),未能從行業(yè)和客戶的實(shí)際需求出發(fā),導(dǎo)致產(chǎn)品的適用性不強(qiáng),增加了應(yīng)用的難度。
上述兩點(diǎn)中,第二點(diǎn)是根本原因。由于缺乏常態(tài)化的有效溝通,國(guó)內(nèi)船企和船舶設(shè)計(jì)院未能充分了解我國(guó)鋼企在高性能船用鋼材等高端鋼鐵產(chǎn)品方面的生產(chǎn)能力。
張宇說,其實(shí),在2008年之后,特別是2010年以來,國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)開始改變以往“以量取勝”的經(jīng)營(yíng)策略,轉(zhuǎn)向“以質(zhì)取勝”。這些企業(yè)在進(jìn)行全面技術(shù)升級(jí)改造的同時(shí),還大力加強(qiáng)自身研發(fā)力量,重金聘請(qǐng)高端技術(shù)人才充實(shí)研發(fā)隊(duì)伍,吸引了不少有國(guó)外留學(xué)背景的專業(yè)技術(shù)人才。如今,這些鋼鐵企業(yè)已今非昔比,設(shè)備達(dá)到世界一流水平,產(chǎn)品研發(fā)能力大幅提升,以前不能生產(chǎn)的高性能船用鋼材絕大部分已經(jīng)被陸續(xù)開發(fā)出來,并開始在一些造船企業(yè)扮演起進(jìn)口產(chǎn)品的“候補(bǔ)角色”。從實(shí)際使用效果來看,一些國(guó)產(chǎn)高性能船用鋼材的技術(shù)性能并不遜于同類進(jìn)口產(chǎn)品,而且價(jià)格要低40%左右。
張宇認(rèn)為,要想在國(guó)內(nèi)造船行業(yè)全面推廣應(yīng)用國(guó)產(chǎn)高性能船用鋼材,國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)、造船企業(yè)以及船舶設(shè)計(jì)單位之間就必須進(jìn)一步加強(qiáng)溝通,相互促進(jìn),共同發(fā)展。
對(duì)國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)來說,要主動(dòng)和船企及設(shè)計(jì)單位聯(lián)系,及時(shí)了解相關(guān)用戶對(duì)高性能船用鋼材的需求信息,特別是船體或海洋平臺(tái)不同結(jié)構(gòu)部位對(duì)高性能船用鋼材技術(shù)性能的要求,對(duì)照國(guó)外最先進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)。產(chǎn)品研發(fā)出來后,鋼企要根據(jù)船企在切割、焊接等鋼材加工工序中可能面臨的問題,制訂詳細(xì)可行的鋼材加工工藝指導(dǎo)方案,幫助船企順利加工使用。另外,鋼企還要給船企及設(shè)計(jì)單位提供高性能船用鋼材產(chǎn)品使用效果評(píng)估等書面材料,比如,某些船型、某些部位在采用高強(qiáng)度船板之后,厚度能減少多少,生產(chǎn)效率能提高多少,整個(gè)造船周期能縮短多少,整個(gè)船體自重可減輕多少;一年下來,油耗能降低多少,經(jīng)濟(jì)效益能提高多少等。這樣一來,船企就有了推廣使用國(guó)產(chǎn)高性能船用鋼材的動(dòng)力,船東也會(huì)更樂于訂購性價(jià)比更高的船舶。
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