海洋工程中導管架用結構鋼的研究

白冰(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

隨著我國的經濟不斷地發展，海洋工程在工程中所占的比例越來越大，對于我國的經濟也產生了較大的影響。當前我國的海洋工程中導管架用結構鋼還在研究階段，并沒有形成完善的理論體系，因此，在實際的運用和研究上，對于海洋工程如果通過導管架用結構鋼而提升工程效率，促進工程發展，是當前需要研究的重要問題。

1 原材性能規格

1.1 材質屈服強度

在針對于熔煉的研究過程中，如果材質屈服強度達到了235～280MPa的情況下，C的當量就是Cec小于等于百分之零點四零；在材質屈服強度達到了280～360MPa的情況下，C的當量就是Cev小于等于0.43%，P小于等于0.23%。采納熔煉的步驟能夠辨識結構鋼的初始的屈服強度。在結構鋼的強度中，不同的元素是不同的特殊符號。

1.2 探傷必備的超聲波

在探傷階段，需要運用超聲波，一般使用鋼板材質，獨特復合鋼板以及B層級的查驗指標。如果在查驗的過程中，發現了一些問題，就不能再使用這個規格的鋼材。比如：底面構架中的反射波被耗費的比例超過了45%，直徑超過了75mm，就是屬于具有潛在內部缺陷的鋼材。如果底面反射的超聲波被損耗了超過70%，直徑超過了11mm，這一規格的鋼材就不能使用。

1.3 其他查驗指標

在交付階段的材料上，表層不能具有任何的質量問題存在，要確保鋼材的表層能夠平滑。并且，也不能具有銹斑和褶皺。在驗收的時候，要根據《特殊用途普通鋼板和復合鋼板超聲直射波檢測》B級，來進行相應的驗收工作。

2 運用中的各類指標

常用的鋼材中是具有低合金特性的，就是普通的結構鋼。在進行導管架的制作時，會首先對于這一類型的鋼材進行使用。通過卷曲措施，把它進行焊接，形成完備的鋼管。材質的強度和塑性之間，是存在矛盾關系的。由于結構鋼經常出現冷彎特性偏高和配套焊接。但是只有最適合的塑性狀態，才能夠達到使用規格。因為，要對于材質的特質進行深入考量，延伸率是可以超過20%的。在此基礎上，在對于材質的最高強度進行考量，以確保其能夠符合塑性指標。一般情況下，焊縫區段可以分成熱影響區和對應的融化區一級不帶有加熱干擾的金屬機體。在融化區中，應加強對于金屬熱裂的規避或者冷卻時出現冷斷裂。在熱影響區內，焊接后會生生加熱融化。在這一類融化過程中，可以在較短的時間內，對于臨界溫度進行擬定，使晶粒體積變大。在焊接完成后，由于高溫影響會造成這個區段受到金屬作用，使硬度得到了提升，成為馬氏體。而熱影響區在作用中經常會造成硬度下降，就會產生裂紋。

3 設計最佳鋼材

3.1 確認固有成分

為了能夠確認鋼材的硬度和工藝是否符合準則，首先，組合得來的鋼材整體，含有珠光體以及穩定鐵素體。其次，鋼材添加了合金元素，通過合金元素富有的細化晶粒以及較強的脫氧特性，會使鋼材自身的硬度和柔韌特性得到提升。并且，運用這類碳化物較強的成分，能夠形成大量的碳氮化物，使其具有彌散狀態。在這個基礎上，能夠對于細化鋼進行辨別，使鋼材韌性更強。然后，對于碳和錳的數值可以進行適當的調控，從而使碳的總量下降，進而提高焊接特性。最后，通過純凈度的增長，能夠改變硫化物的初始狀態。從而使鋼材的固有堅韌特性更強。

3.2 辨識化學成分

通過對于數據的分析，能夠對于細化的化學要素進行考量，對于鋼材中的窄成分進行管控。通過這樣的方式，能夠使鋼材中的磷元素以及硫元素和其他雜質成分能夠對應的減少。并且對于氧，氮，氫等，都可以進行控制。具體的實施步驟如下：將高爐中的鐵水進行脫硫處理，然后進行轉爐；在精煉以及吹煉之后，在進行真空處理。通過對于連鑄毛坯的處理檢查后，再運送入庫。

3.3 實測得來的各類特性

通過化學以及其他成分的分析能夠制定出合理的流程使制備鋼材更加簡單。要通過相應的規則水準規定對于結構鋼進行查驗。再力學檢測過程中，有彎曲試驗，配套拉伸試驗，V型構架沖擊試驗以及維氏硬度檢測。在進行鋼材尺寸查驗時，要通過對于焊接的規程對照的方式進行查驗，從而對于鋼材的厚度進行辨別。通過外觀查驗時，要直接通過視覺對于鋼材上是否存在缺陷進行檢查。比如結構鋼的表面是否光滑，不能帶有折皺以及銹蝕現象等等。在不同的溫度環境中，對于不同的項目的檢測要設置相應的檢測數值，才能使檢測的過程更加的科學規范。

4 海洋工程中導管架用結構鋼的運用

4.1 結構鋼具有高強度

導管架的運用，在海洋工程中具有重要的作用。通常，導管架都是用于一些深海水域的開發工程項目中。所以，導管架用結構鋼的強度，需要滿足深海水域項目的要求。由于鋼材的實際堅硬程度，是由鋼材中具體的含碳量來決定的，因此，再對于鋼材的檢測時，可以通過對于其內部的含碳量進行檢測，從而得出相應的數值，以確定鋼材的硬度是否能夠運用在結構鋼。在具體的檢測中，首先，要通過技術對于海洋工程中導管架用結構鋼的含碳量進行檢測計算。然后再通過大力壓強和鋼材的硬度進行比例計算，從而就能夠得出剛才的實際含碳量。比如，在計算中，通過大力壓強和鋼材硬度比例計算得出，在大氣壓強在280Pa時，結構鋼的含碳量還不足0.4%。在大氣壓強在280～360Pa時，碳含量不超過0.43%。所以，通過對于海洋工程中水下壓強的計算，能夠使結構鋼的選擇上更加合理的對于碳含量進行有效的控制，以確保結構鋼在實際的水下使用時，能夠滿足其對結構鋼的需求，使工程能夠順利開展。

4.2 結構鋼具有可塑性

在海洋工程中的深海工程項目中，導管架用結構鋼在具有較高的強度的同時，還要具有可塑性。從字面意思看來，高強度和可塑性似乎是矛盾的，但是實際上，只有對于二者的結合，才能夠使導管架在使用中更加堅固。在海洋工程中，能夠運用到導管架用結構鋼的工程時，都會要求結構鋼的表面必須要光亮整潔，表面光滑。不能在表面存在凹痕問題以及折損和生銹的情況。所以，結構鋼就需要可塑性較強，才能夠使技術人員對于結構鋼的表面問題進行處理和清理。其次，通過結構鋼的可塑性，能夠使技術人員根據使用需求能夠進行更多不同種類的焊接，按照不同的焊接要求，結構鋼都可以根據需求進行調整。比如：DH36屬于普通的低合金結構鋼，但是在鋼管的生產過程中，通過對于這類鋼材可塑性的運用，把鋼板彎曲，再焊接成結構鋼所需要的鋼管，能夠使鋼管的承重力提升，更加適用于深海工程中導管架用結構鋼的需求。

5 海洋工程中導管架用結構鋼的優化

5.1 確認結構鋼的固有成分

在當前的我國的海洋工程領域的技術以及設備發展的基礎上，要對于導管架用結構鋼的生產以及使用進行不斷地技術升級以及完善，從而能夠設計出更加適用于海洋工程中深海工程的結構鋼，為了能夠確認結構鋼的適用度，首先要對于結構鋼的固有成分進行確定。由于我國的工業不斷發展，對于鋼材的使用需求量逐步攀升，因此，要在結構鋼選擇中挨個測量鋼材的固有成分工作量太大而且難度太高。因此，可以在進行檢測確認時，對于鋼鐵成分分析系統進行使用，通過對于化工制造業的鋼鐵手冊進行運用，對于其中包含的鋼材成分分析直接與鋼材的型號進行對比，就能夠得出剛才的固有成分以及合金元素的含量，會使海洋工程中對于鋼材的檢測工作難度降低，能夠在工作中更加便捷高效的開展。

5.2 辨別結構鋼的化學成分

在結構鋼的選擇上，除了要對于其固有成分進行確認外，還要對于結構鋼的化學成分進行分析辨別，這對于結構鋼在實際的海洋工程中深海項目上的運用，是具有重要的作用的。在現階段，我國針對于還要工程領域對于結構鋼的化學成分的分析方式，大多采用的是數值解析法。通過數值解析法能夠對于結構鋼中的各項成分進行解析，比如，硫、磷以及其他的雜質元素等等。除此之外，還能夠對于鋼材中的一些氣體元素進行解析，比如氧、氫、氮等等。因此，在當前的海洋工程領域的檢測過程中，形成了哇鞍山的結構鋼化學成分鑒定流程，首先，要對于高爐中的鐵水進行脫硫，然后再進行吹煉。通過再次精煉后可以對于鐵坯進行真空處理，最后進行壓制加工，運輸到檢驗庫。通過這個流程的使用，能夠使結構鋼的化學成分檢測更加的準確快捷，并且能夠使檢測過程更加科學規范化。

5.3 分析結構鋼的其他特性

在結構鋼的選擇上，除了對于結構鋼的固有成分進行分析和結構鋼的化學元素進行解析外，還需要對于結構鋼的其他特性進行分析。針對于其他特性，需要使導管架制作的工作人員充分的了解，才能夠在后續的導管架制作上，采取正確的高效的方式進行。針對于結構鋼其他特性的檢測工作，首先，通過力學測查法進行彎曲試驗，拉伸試驗以及沖擊試驗等等實驗內容，來對于結構鋼的實際特性是否符合導管架的生產需要進行檢測。比如，在結構鋼的厚薄程度在0.7mm以下時，需要鋼材的厚度在0.45mm以上，才能夠滿足導管架生產的需求。其次，是外觀測查法。這種方式顧名思義，就是直接通過視覺觀察對于結構鋼的外表進行直觀的檢查，看看結構鋼的表面是否光滑，是否有凹陷或者生銹情況的出現。在這一階段的檢測十分重要，對于檢測中發現具有一些缺陷的鋼材，一定要直接進行淘汰，避免對于后續的導管架生產造成影響，最終，會使海洋工程中深海項目直接受到影響。

6 結語

通過文章對于海洋工程中導管架用結構鋼的研究分析，得知導管架用結構鋼在海洋工程中的運用越來越廣泛，而如何提升導管架用結構鋼對于海洋工程的運用效率以及方向，是一個十分值得探討的話題。由于結構鋼具有高強度和可塑性，因此，在海洋工程中，要確認結構鋼的固有成分，辨別結構鋼的化學成分以及對于結構鋼的其他特性進行分析。從而使結構鋼在海洋工程中的運用更加高效，推動海洋工程的不斷發展。