日本船用耐蚀钢的研制及应用

    为了防止因油轮货舱底部的腐蚀导致原油泄漏引发重大事故，从1999年开始，日本造船协会组织成立了包括研究所、船级社、船东、造船企业和钢铁生产商等在内的技术研究小组，对原油油船的腐蚀行为进行详细研究，揭示了原油油舱内上甲板和货油舱底板的腐蚀产生机理以及腐蚀过程，建立了原油油舱仿真测试方法。基于该研究成果，各钢铁生产商开始研发新型的原油船耐蚀钢，并获得了工程应用。
 

    新日铁住金的NSGP-1。新日铁住金在世界上率先开发出新型高效耐蚀钢板NSGP-1（环保1号），质量等级AH32，该钢板主要用于原油运输船和巨型油船。与传统钢板相比，该钢板的耐蚀性能约为原钢板的5倍，可以省却为了防止腐蚀而进行的涂装工序，既提高船舶安全性又环保，且该钢板的焊接、加工等应用方式与传统钢材完全相同，建造时无需进行特别的施工管理。

    为验证该新型钢板的耐腐蚀性能，原新日铁与日本邮船合作将该耐蚀钢板用在了2004年三菱重工建造的大型油船（MLCC）“Takamine”号的底板上，通过2.5年实船试验，结果显示新钢板能够有效防腐蚀。NSGP-1钢板的最大腐蚀坑仅为2.8mm，而传统钢板的腐蚀坑深度达6.3mm。根据国际惯例，腐蚀坑超过4mm需要重新涂装船体，超过7mm则需要焊接维修。此外，NYK使用15艘油船做了测试试验，其中6艘使用了NSGP-1钢板，测试结果表明NSGP-1的腐蚀率仅为传统钢板的1/5。NSGP-1从2007年开始在日本国内正式接受订货，到2011年，已经应用于6艘油船的建造，就航最长的已经过6年时间，没有发现需要修理的腐蚀，确认NSGP-1钢板具有良好的耐蚀性能。

    新日铁住金的SMICORE。住友金属开发的油轮原油罐上甲板和底板部位用高耐腐蚀性厚板SMICORE，强韧级别为DH32级，厚度规格为16.5mm。该钢板的机械特性、焊接性和焊接接头特性与传统的原油罐用厚板相当，而耐腐蚀性则更佳。2005年8月，SMICORE在SANKOBLOSSOM号油轮的2号和3号原油罐上试用。经过2年零9个月的航行，SANKOBLOSSOM号油轮进行了首次船坞检查。检查结果显示，在原油罐上甲板部位，钢板厚度的减少量为传统钢板厚度减少量的60%左右；在底板部位，没有发生深度超过2mm的孔蚀，2号原油罐底板钢板的孔蚀深度为传统钢板孔蚀深度的1/4左右，3号原油罐底板钢板的孔蚀深度为传统钢板孔蚀深度的60%左右。SMICORE应用于原油罐上甲板和底板部位时的耐蚀性得到了确认。

    JFE的JFE-SIP-OT。JFE公司推出的原油运输船用耐腐蚀船板的典型牌号是DH36级的JFE-SIP-OT，厚度规格最大25mm。JFE-SIP-OT钢成分设计是基于对油轮原油仓点腐蚀机理进行试验研究的基础上完成的。该钢在原油仓腐蚀环境下的腐蚀速率仅为传统钢板的1/7，并且可提高涂漆钢板的耐蚀性，试验表明，JFE-SIP-OT涂漆钢板的点腐蚀深度仅为传统涂漆钢板的65%。JFE与三井商船合作在2007年底将该耐蚀钢应用在石川岛播磨（IHI）建造的VLCC船的底板和上甲板。

    神户制钢的原油船耐蚀钢。神户制钢开发了AH32级原油运输船用耐腐蚀船板。针对原油中单质S和原油中含有低pH值氯化物溶液这两个原油仓的主要腐蚀因素，在开发钢中添加相应的合金元素并进行成分优化，使钢在原油腐蚀环境下，表面生成的腐蚀产物成为稳定的保护膜，防止S与钢材基体接触，起到抑制腐蚀反应的作用。此外，这种钢的成分还可提高点腐蚀坑内液体的pH值，减缓阴极反应速度，起到抑制点腐蚀的作用。试验表明，神户所开发的耐蚀船用钢在S腐蚀下的点腐蚀速率仅为传统钢的1/4，在低pH值氯化物溶液下的点腐蚀速率仅为传统钢的1/5。
 

    我国船用耐蚀钢的研制及应用

    随着IMO油船货油舱防腐蚀要求的日益迫切，2008年起宝钢、鞍钢、钢研总院等单位率先展开了油船货油舱用耐蚀钢的研制工作。目前，宝钢、鞍钢、武钢、首钢等钢铁企业已经在加快船用耐蚀钢的研制工作中取得一定进展，其中宝钢、鞍钢已经率先在国内完成了近千吨的耐蚀船板试制，并将耐蚀钢板在大型原油船上开始了实船贴片试验，评价钢板的实际环境耐蚀性。

    腐蚀性检测试验表明，宝钢研制的原油船底板耐蚀速率完全满足CCS《原油油船货油舱耐蚀钢检验指南》中对钢板耐蚀性要求，材料的其他各项性能也满足IMO标准要求和船板规范，成本增量远低于涂层成本。

    对于此类关系到船舶安全的工程材料来说，钢板的研制只是第一步，耐蚀钢板的配套焊接材料、焊接工艺，系统的应用研究和示范工程考核等研究内容需要加快推进。2013年，一个联合钢厂、船厂、船东以及船级社在内的“基于IMO标准的耐蚀钢应用技术研究”国家项目已经启动。但相比日本20多条VLCC的建造和4年以上的服役考核，国内船用耐蚀钢工程化应用的研究工作还处在起步阶段。

    钢种发展及市场展望

    油船货油舱用钢量占油船用钢总量的30%—40%，从我国油船年用钢情况看，货油舱用钢量每年应在200万吨左右。耐蚀钢以其高效的防腐蚀效果、施工方便、维修成本低、无环境污染的优势，逐渐取代涂料防腐措施成为油船防腐的主流是必然趋势。我国的钢铁、造船相关行业将进一步紧密合作，共同开发，加快推进原油船货油舱耐蚀钢的研发和应用研究，尽快投入实际应用。