我國(guó)已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高錳鋼LNG儲(chǔ)罐材料體系，打破了國(guó)外在LNG儲(chǔ)罐低成本材料方面的技術(shù)壁壘。

我國(guó)應(yīng)大力追趕高錳鋼船用研究國(guó)際先進(jìn)水平，盡快形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系和供應(yīng)鏈，以避免在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)地位。

近日，一則韓國(guó)將高錳鋼制造液化天然氣（LNG）燃料罐應(yīng)用于超大型油船（VLCC）上的消息吸引了業(yè)界眼球。業(yè)內(nèi)人士表示，這一事件預(yù)示著市場(chǎng)火爆、前景樂(lè)觀的LNG運(yùn)輸船與LNG動(dòng)力船市場(chǎng)將迎來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)元素，并進(jìn)一步推動(dòng)該市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化階段。

記者了解到，我國(guó)雖然對(duì)高錳鋼船用的研究晚于韓國(guó)，但目前也取得了顯著進(jìn)展，多個(gè)項(xiàng)目正在緊鑼密鼓地進(jìn)行中，有的成果已經(jīng)取得船級(jí)社認(rèn)證并進(jìn)入實(shí)船應(yīng)用階段。有專家表示，高錳鋼這一低溫材料成本相對(duì)低廉，其船用情況或?qū)�決定未來(lái)市場(chǎng)廣闊的LNG運(yùn)輸船與LNG動(dòng)力船的市場(chǎng)格局。我國(guó)船舶工業(yè)應(yīng)加快進(jìn)行高錳鋼船用研究，大力追趕國(guó)際先進(jìn)水平，盡快形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系和供應(yīng)鏈，以避免在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)地位。

快步緊跟

近年來(lái)，由于國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，船舶的低碳化轉(zhuǎn)型特別是LNG動(dòng)力船市場(chǎng)需求一直呈明顯上升態(tài)勢(shì)。僅今年上半年，LNG運(yùn)輸船新船投資就已超往年全年水平，同時(shí)，隨著俄烏沖突的持續(xù)，LNG運(yùn)輸船新船市場(chǎng)或?qū)⒃俅斡瓉?lái)高峰。而作為在未來(lái)幾年主導(dǎo)船舶綠色轉(zhuǎn)型的LNG動(dòng)力船的勢(shì)頭則更猛，有數(shù)據(jù)顯示，至2030年，LNG動(dòng)力船的數(shù)量可能超過(guò)4000艘。正是看到其廣闊前景，各主要造船國(guó)家圍繞其材料、設(shè)備、建造工藝等展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，高錳鋼在LNG儲(chǔ)罐上的應(yīng)用就是其中最熱門的領(lǐng)域之一。

我國(guó)高錳鋼研究相關(guān)人員表示，高錳鋼的船用研究已經(jīng)成為目前名副其實(shí)的市場(chǎng)熱點(diǎn)。其中，韓國(guó)的高錳鋼船舶應(yīng)用研究與實(shí)踐走在了前面，截至目前，韓國(guó)至少在3種船型上應(yīng)用了高錳鋼。一是2018年韓國(guó)現(xiàn)代尾浦造船交付的5萬(wàn)噸散貨船裝備了高錳鋼LNG儲(chǔ)罐（Type C型），這也是全球首次將高錳鋼用于船舶；二是2021年大宇造船海洋建造的23000TEU集裝箱船的LNG燃料艙（Type B型）采用了高錳鋼建造；三是今年6月，大宇造船海洋和浦項(xiàng)制鐵將高錳鋼LNG燃料罐（Type C型）用于VLCC。我國(guó)從2014年涉足高錳鋼船用領(lǐng)域，自2018年開(kāi)始開(kāi)展高錳鋼研發(fā)和應(yīng)用工作，目前已在高錳鋼鋼板、焊材、LNG儲(chǔ)罐等的研發(fā)方面取得顯著進(jìn)展。

據(jù)了解， 2018年，由中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司旗下七二五所牽頭，聯(lián)合中國(guó)船級(jí)社（CCS）、舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司、鞍鋼股份有限公司、荊門宏圖特種飛行器制造有限公司、鋼鐵研究總院、哈爾濱工程大學(xué)、東北大學(xué)、四川大西洋焊接材料股份有限公司等，開(kāi)展了高錳鋼LNG儲(chǔ)罐低溫材料研制及國(guó)產(chǎn)化研究。經(jīng)過(guò)3年艱苦的技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)項(xiàng)目組突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高錳鋼LNG儲(chǔ)罐材料體系，打破了國(guó)外在LNG儲(chǔ)罐低成本材料方面的技術(shù)壁壘。

基于高錳奧氏體鋼冶煉與軋制工藝優(yōu)化，通過(guò)多批次鋼板試制生產(chǎn)，研發(fā)項(xiàng)目組解決了高錳鋼縱橫向力學(xué)性能差異大及低溫韌性穩(wěn)定性差等技術(shù)難題。目前，舞鋼、鞍鋼已實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格高錳鋼連鑄生產(chǎn)，材料的性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平�；�于高錳奧氏體強(qiáng)韌化機(jī)理的成分設(shè)計(jì)技術(shù)，七二五所成功研制出高錳鋼配套手工焊條、埋弧焊材、氬弧焊絲、氣保焊絲等，其焊接接頭強(qiáng)韌性匹配良好，獲得CCS、美國(guó)船級(jí)社（ABS）工廠型式認(rèn)可證書，DNV、法國(guó)船級(jí)社（BV）、英國(guó)勞氏船級(jí)社（LR）的認(rèn)證試驗(yàn)也已完成。荊門宏圖公司建造了4個(gè)高錳鋼LNG儲(chǔ)罐，其中的5立方米燃料罐已用于小型LNG燃料動(dòng)力船，實(shí)現(xiàn)了高錳鋼儲(chǔ)罐在國(guó)內(nèi)的首次船舶應(yīng)用。

差距多大

雖然我國(guó)在高錳鋼船用研究方面取得顯著進(jìn)展，但在該領(lǐng)域研究時(shí)間更長(zhǎng)的韓國(guó)無(wú)疑走在世界最前面。近年來(lái)，韓國(guó)造船業(yè)一直將在高技術(shù)船舶領(lǐng)域攻城略地并擁有相對(duì)成本優(yōu)勢(shì)的中國(guó)造船業(yè)視為強(qiáng)勁對(duì)手，并在保持原有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上極力降低自身成本，特別在前景廣闊的LNG動(dòng)力船領(lǐng)域，更是早早布局，自2010年就開(kāi)展高錳鋼船用研究。

高錳鋼具有較高塑韌性和良好的低溫適應(yīng)性，較9%鎳鋼、不銹鋼、鋁合金等傳統(tǒng)LNG儲(chǔ)罐材料具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，是制作LNG儲(chǔ)罐的理想材料。根據(jù)韓國(guó)產(chǎn)業(yè)技術(shù)評(píng)價(jià)院的數(shù)據(jù)，與鋁合金相比，高錳鋼材料單價(jià)僅為53%，焊接成本為9%，材料用量?jī)H為167%，總成本僅為56%；與9%鎳鋼相比，高錳鋼的經(jīng)濟(jì)性更要高出4倍。正是看到高錳鋼的“物美價(jià)廉”，早在2010年11月，韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵、大宇造船海洋就聯(lián)合ABS、BV、DNV、韓國(guó)船級(jí)社（KR）、LR等啟動(dòng)了“超低溫用高錳鋼及焊接材料共同開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功后，于2014年通過(guò)韓國(guó)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)院認(rèn)證。韓國(guó)隨后制定了低溫壓力容器用高錳鋼板、高錳鋼用電弧焊條、高錳鋼用電焊藥芯焊絲、高錳鋼用埋弧焊絲和焊劑等的一系列新標(biāo)準(zhǔn)。

高錳鋼船用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在2018年。這一年，韓國(guó)推動(dòng)國(guó)際海事組織（IMO）出臺(tái)了《經(jīng)修訂的用于低溫環(huán)境的高錳奧氏體鋼應(yīng)用臨時(shí)指南》，明確高錳鋼是能夠用作承載LNG的低溫鋼，同意高錳鋼應(yīng)用于LNG運(yùn)輸船和LNG動(dòng)力船的液貨艙和燃料艙。這讓高錳鋼的市場(chǎng)前景一下子變得廣闊和樂(lè)觀起來(lái)，并使韓國(guó)多年來(lái)研發(fā)的一系列產(chǎn)品、工藝等迎來(lái)了大顯身手的機(jī)會(huì)。隨后的幾年時(shí)間里，韓國(guó)先后在散貨船、集裝箱船、VLCC的LNG燃料罐制造中應(yīng)用了高錳鋼，燃料罐的體積也從最初的500立方米擴(kuò)大到18000立方米。有消息人士表示，前年韓國(guó)大宇造船海洋在競(jìng)爭(zhēng)德國(guó)赫伯羅特23000TEU集裝箱船訂單時(shí)的報(bào)價(jià)遠(yuǎn)低于中國(guó)船企，其中最重要的原因就是低成本高錳鋼的應(yīng)用。韓國(guó)造船業(yè)界人士則認(rèn)為，通過(guò)高錳鋼的大量生產(chǎn)，韓國(guó)未來(lái)不僅將確保在該領(lǐng)域的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，而且有可能實(shí)現(xiàn)大型LNG貨物圍護(hù)系統(tǒng)制造技術(shù)的自主化。

中國(guó)船舶集團(tuán)旗下江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司科技委主任胡可一表示，高錳鋼材料價(jià)格確實(shí)比目前LNG儲(chǔ)罐應(yīng)用最多的材料9%鎳鋼低得多，不過(guò)高錳鋼的船用還需要一些其他基礎(chǔ)投入。比如，采用目前國(guó)內(nèi)的焊接方式和焊接材料，高錳鋼焊接后焊縫的低溫沖擊韌性較差，特別是菱形液艙的薄板結(jié)構(gòu)焊接容易出現(xiàn)缺陷，所以還需要進(jìn)一步改進(jìn)焊材的性能并研發(fā)應(yīng)用新的焊接方法；勞動(dòng)防護(hù)成本也不低，由于高錳鋼焊接對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染及對(duì)人體健康會(huì)造成危害，船廠需要購(gòu)置應(yīng)用諸如通風(fēng)設(shè)備、粉塵測(cè)量?jī)x、個(gè)人防護(hù)面具等防護(hù)設(shè)備。這樣算下來(lái)，高錳鋼船用的經(jīng)濟(jì)性就打了折扣。他認(rèn)為，高錳鋼綜合應(yīng)用成本比9%鎳鋼低15%~20%左右，按照18000立方米LNG儲(chǔ)罐計(jì)算，應(yīng)用高錳鋼可比9%鎳鋼便宜200萬(wàn)美元左右。對(duì)于高錳鋼未來(lái)是否可能在其他低溫儲(chǔ)罐上應(yīng)用并達(dá)到成本下降的效果，胡可一表示，目前，IMO僅明確了高錳鋼適用于LNG裝載，而對(duì)低于LNG裝載溫度的貨品是否適用尚無(wú)相關(guān)法規(guī)。

業(yè)內(nèi)專家分析認(rèn)為，韓國(guó)造船業(yè)在LNG運(yùn)輸船與LNG動(dòng)力船建造領(lǐng)域的市場(chǎng)份額一直位于全球第一，而其高錳鋼成功應(yīng)用于船舶的技術(shù)，是否將進(jìn)一步強(qiáng)化韓國(guó)造船業(yè)在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，值得我國(guó)造船業(yè)高度關(guān)注。

未來(lái)可期

據(jù)了解，目前，我國(guó)相關(guān)單位通過(guò)近幾年的研發(fā)攻關(guān)，不僅在高錳鋼產(chǎn)品研發(fā)等方面取得顯著進(jìn)展，而且在高錳鋼應(yīng)用性能評(píng)價(jià)方面建立了一套體系與方法，這為我國(guó)高錳鋼船用的可持續(xù)研究與發(fā)展創(chuàng)造了重要條件，也為我國(guó)在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破與趕超增加了可能。

七二五所研究員霍光瑞介紹，以前，高錳鋼性能數(shù)據(jù)均引自韓國(guó)相關(guān)研究結(jié)果，國(guó)內(nèi)并未掌握其實(shí)際性能水平，在零下165攝氏度低溫條件下鋼板及焊接接頭是否出現(xiàn)脆性傾向、止裂性能及抗斷性能是否滿足要求等均無(wú)數(shù)據(jù)支撐。“因此，如何建立有效的低溫試驗(yàn)技術(shù)體系來(lái)客觀評(píng)價(jià)實(shí)際使用條件下高錳鋼的止裂性能及抗斷性能，對(duì)于高錳鋼儲(chǔ)罐的研發(fā)及應(yīng)用的安全可靠性具有重要意義。”他表示。

近年來(lái)，七二五所通過(guò)大量試驗(yàn)完成了零下165攝氏度溫度場(chǎng)構(gòu)建，在國(guó)內(nèi)首次建立了高錳鋼零下165攝氏度超低溫止裂、缺口寬板拉伸、疲勞等服役性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)對(duì)高錳鋼靜強(qiáng)度性能、抗斷性能、止裂性能、耐疲勞性能的系統(tǒng)研究，確定高錳鋼實(shí)際應(yīng)用性能表征參量，建立了高錳鋼超低溫服役環(huán)境性能評(píng)價(jià)體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。目前，舞鋼、南鋼已在七二五所采用該評(píng)價(jià)方法完成了低溫性能評(píng)價(jià)，并取得了船級(jí)社認(rèn)證證書，鞍鋼則正在采用該評(píng)價(jià)方法進(jìn)行高錳鋼船級(jí)社認(rèn)證試驗(yàn)。業(yè)內(nèi)人士表示，這套評(píng)價(jià)體系對(duì)高錳鋼應(yīng)用于船舶LNG儲(chǔ)罐，甚至應(yīng)用于更多類型低溫儲(chǔ)罐具有重要意義。

據(jù)了解，我國(guó)目前已經(jīng)解決應(yīng)用高錳鋼建造小型C型LNG儲(chǔ)罐的全部技術(shù)問(wèn)題，并進(jìn)入實(shí)船應(yīng)用階段，建造較大型C型LNG儲(chǔ)罐的技術(shù)也已基本掌握，而對(duì)于大型B型LNG儲(chǔ)罐（艙）還需針對(duì)其薄板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)展高錳鋼適應(yīng)性相關(guān)研究。

焊材方面，雖然我國(guó)相關(guān)單位已研發(fā)出系列焊材產(chǎn)品，但有船廠人士表示，在韓國(guó)焊材廠家迫于本國(guó)船廠壓力不同意出口焊材的情況下，國(guó)產(chǎn)焊材與不同高錳鋼之間的匹配度以及性能穩(wěn)定性的改善工作迫在眉睫。

高錳鋼低溫儲(chǔ)罐制造方面，各船廠還需根據(jù)自身技術(shù)儲(chǔ)備及能力不同，開(kāi)展高錳鋼液罐建造工藝研究，如焊接工藝、鋼板冷熱加工和變形控制工藝等，從而形成自己的建造工藝規(guī)范。此外，處理好高錳鋼焊接過(guò)程中產(chǎn)生的錳蒸氣，也是一個(gè)重大課題。錳蒸氣通過(guò)人體呼吸道進(jìn)入人體后，可引發(fā)錳中毒，對(duì)人體造成嚴(yán)重的健康損害。如何在高錳鋼切割和焊接作業(yè)中對(duì)施工人員進(jìn)行有效的健康保護(hù)，也需要船廠等相關(guān)單位參照相關(guān)的國(guó)際健康標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究與測(cè)試，并進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)投入。

目前，國(guó)內(nèi)已有多家船廠正在開(kāi)展高錳鋼LNG儲(chǔ)罐建造及相關(guān)勞動(dòng)防護(hù)測(cè)試等工作，其中包括江南造船、中集太平洋海工、招商局金陵鼎衡船舶等。

業(yè)內(nèi)人士表示，高錳鋼在船舶低溫儲(chǔ)罐上的應(yīng)用已成為行業(yè)熱點(diǎn)，而且受到我國(guó)相關(guān)部門的高度重視與支持。相信在國(guó)家相關(guān)部門支持下，已經(jīng)取得顯著成績(jī)的我國(guó)高錳鋼船用研究事業(yè)會(huì)快速跟進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，從而推動(dòng)我國(guó)造船業(yè)在重要的LNG運(yùn)輸船與LNG動(dòng)力船市場(chǎng)，甚至在更多使用低溫儲(chǔ)罐的船舶市場(chǎng)提升競(jìng)爭(zhēng)力，掌握主動(dòng)權(quán)。