白冰(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展，海洋工程在工程中所占的比例越來越大，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)也產(chǎn)生了較大的影響。當(dāng)前我國(guó)的海洋工程中導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼還在研究階段，并沒有形成完善的理論體系，因此，在實(shí)際的運(yùn)用和研究上，對(duì)于海洋工程如果通過導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼而提升工程效率，促進(jìn)工程發(fā)展，是當(dāng)前需要研究的重要問題。

1 原材性能規(guī)格

1.1 材質(zhì)屈服強(qiáng)度

在針對(duì)于熔煉的研究過程中，如果材質(zhì)屈服強(qiáng)度達(dá)到了235～280MPa的情況下，C的當(dāng)量就是Cec小于等于百分之零點(diǎn)四零；在材質(zhì)屈服強(qiáng)度達(dá)到了280～360MPa的情況下，C的當(dāng)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(shí)結(jié)構(gòu)鋼的初始的屈服強(qiáng)度。在結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度中，不同的元素是不同的特殊符號(hào)。

1.2 探傷必備的超聲波

在探傷階段，需要運(yùn)用超聲波，一般使用鋼板材質(zhì)，獨(dú)特復(fù)合鋼板以及B層級(jí)的查驗(yàn)指標(biāo)。如果在查驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，就不能再使用這個(gè)規(guī)格的鋼材。比如：底面構(gòu)架中的反射波被耗費(fèi)的比例超過了45%，直徑超過了75mm，就是屬于具有潛在內(nèi)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(guī)格的鋼材就不能使用。

1.3 其他查驗(yàn)指標(biāo)

在交付階段的材料上，表層不能具有任何的質(zhì)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(yàn)收的時(shí)候，要根據(jù)《特殊用途普通鋼板和復(fù)合鋼板超聲直射波檢測(cè)》B級(jí)，來進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)收工作。

2 運(yùn)用中的各類指標(biāo)

常用的鋼材中是具有低合金特性的，就是普通的結(jié)構(gòu)鋼。在進(jìn)行導(dǎo)管架的制作時(shí)，會(huì)首先對(duì)于這一類型的鋼材進(jìn)行使用。通過卷曲措施，把它進(jìn)行焊接，形成完備的鋼管。材質(zhì)的強(qiáng)度和塑性之間，是存在矛盾關(guān)系的。由于結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)常出現(xiàn)冷彎特性偏高和配套焊接。但是只有最適合的塑性狀態(tài)，才能夠達(dá)到使用規(guī)格。因?yàn)?，要?duì)于材質(zhì)的特質(zhì)進(jìn)行深入考量，延伸率是可以超過20%的。在此基礎(chǔ)上，在對(duì)于材質(zhì)的最高強(qiáng)度進(jìn)行考量，以確保其能夠符合塑性指標(biāo)。一般情況下，焊縫區(qū)段可以分成熱影響區(qū)和對(duì)應(yīng)的融化區(qū)一級(jí)不帶有加熱干擾的金屬機(jī)體。在融化區(qū)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于金屬熱裂的規(guī)避或者冷卻時(shí)出現(xiàn)冷斷裂。在熱影響區(qū)內(nèi)，焊接后會(huì)生生加熱融化。在這一類融化過程中，可以在較短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)于臨界溫度進(jìn)行擬定，使晶粒體積變大。在焊接完成后，由于高溫影響會(huì)造成這個(gè)區(qū)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(qū)在作用中經(jīng)常會(huì)造成硬度下降，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。

3 設(shè)計(jì)最佳鋼材

3.1 確認(rèn)固有成分

為了能夠確認(rèn)鋼材的硬度和工藝是否符合準(zhǔn)則，首先，組合得來的鋼材整體，含有珠光體以及穩(wěn)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(xì)化晶粒以及較強(qiáng)的脫氧特性，會(huì)使鋼材自身的硬度和柔韌特性得到提升。并且，運(yùn)用這類碳化物較強(qiáng)的成分，能夠形成大量的碳氮化物，使其具有彌散狀態(tài)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，能夠?qū)τ诩?xì)化鋼進(jìn)行辨別，使鋼材韌性更強(qiáng)。然后，對(duì)于碳和錳的數(shù)值可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，從而使碳的總量下降，進(jìn)而提高焊接特性。最后，通過純凈度的增長(zhǎng)，能夠改變硫化物的初始狀態(tài)。從而使鋼材的固有堅(jiān)韌特性更強(qiáng)。

3.2 辨識(shí)化學(xué)成分

通過對(duì)于數(shù)據(jù)的分析，能夠?qū)τ诩?xì)化的化學(xué)要素進(jìn)行考量，對(duì)于鋼材中的窄成分進(jìn)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(zhì)成分能夠?qū)?yīng)的減少。并且對(duì)于氧，氮，氫等，都可以進(jìn)行控制。具體的實(shí)施步驟如下：將高爐中的鐵水進(jìn)行脫硫處理，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐；在精煉以及吹煉之后，在進(jìn)行真空處理。通過對(duì)于連鑄毛坯的處理檢查后，再運(yùn)送入庫(kù)。

3.3 實(shí)測(cè)得來的各類特性

通過化學(xué)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(jiǎn)單。要通過相應(yīng)的規(guī)則水準(zhǔn)規(guī)定對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行查驗(yàn)。再力學(xué)檢測(cè)過程中，有彎曲試驗(yàn)，配套拉伸試驗(yàn)，V型構(gòu)架沖擊試驗(yàn)以及維氏硬度檢測(cè)。在進(jìn)行鋼材尺寸查驗(yàn)時(shí)，要通過對(duì)于焊接的規(guī)程對(duì)照的方式進(jìn)行查驗(yàn)，從而對(duì)于鋼材的厚度進(jìn)行辨別。通過外觀查驗(yàn)時(shí)，要直接通過視覺對(duì)于鋼材上是否存在缺陷進(jìn)行檢查。比如結(jié)構(gòu)鋼的表面是否光滑，不能帶有折皺以及銹蝕現(xiàn)象等等。在不同的溫度環(huán)境中，對(duì)于不同的項(xiàng)目的檢測(cè)要設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)值，才能使檢測(cè)的過程更加的科學(xué)規(guī)范。

4 海洋工程中導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的運(yùn)用

4.1 結(jié)構(gòu)鋼具有高強(qiáng)度

導(dǎo)管架的運(yùn)用，在海洋工程中具有重要的作用。通常，導(dǎo)管架都是用于一些深海水域的開發(fā)工程項(xiàng)目中。所以，導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度，需要滿足深海水域項(xiàng)目的要求。由于鋼材的實(shí)際堅(jiān)硬程度，是由鋼材中具體的含碳量來決定的，因此，再對(duì)于鋼材的檢測(cè)時(shí)，可以通過對(duì)于其內(nèi)部的含碳量進(jìn)行檢測(cè)，從而得出相應(yīng)的數(shù)值，以確定鋼材的硬度是否能夠運(yùn)用在結(jié)構(gòu)鋼。在具體的檢測(cè)中，首先，要通過技術(shù)對(duì)于海洋工程中導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的含碳量進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算。然后再通過大力壓強(qiáng)和鋼材的硬度進(jìn)行比例計(jì)算，從而就能夠得出剛才的實(shí)際含碳量。比如，在計(jì)算中，通過大力壓強(qiáng)和鋼材硬度比例計(jì)算得出，在大氣壓強(qiáng)在280Pa時(shí)，結(jié)構(gòu)鋼的含碳量還不足0.4%。在大氣壓強(qiáng)在280～360Pa時(shí)，碳含量不超過0.43%。所以，通過對(duì)于海洋工程中水下壓強(qiáng)的計(jì)算，能夠使結(jié)構(gòu)鋼的選擇上更加合理的對(duì)于碳含量進(jìn)行有效的控制，以確保結(jié)構(gòu)鋼在實(shí)際的水下使用時(shí)，能夠滿足其對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的需求，使工程能夠順利開展。

4.2 結(jié)構(gòu)鋼具有可塑性

在海洋工程中的深海工程項(xiàng)目中，導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼在具有較高的強(qiáng)度的同時(shí)，還要具有可塑性。從字面意思看來，高強(qiáng)度和可塑性似乎是矛盾的，但是實(shí)際上，只有對(duì)于二者的結(jié)合，才能夠使導(dǎo)管架在使用中更加堅(jiān)固。在海洋工程中，能夠運(yùn)用到導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的工程時(shí)，都會(huì)要求結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)鋼就需要可塑性較強(qiáng)，才能夠使技術(shù)人員對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼的表面問題進(jìn)行處理和清理。其次，通過結(jié)構(gòu)鋼的可塑性，能夠使技術(shù)人員根據(jù)使用需求能夠進(jìn)行更多不同種類的焊接，按照不同的焊接要求，結(jié)構(gòu)鋼都可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。比如：DH36屬于普通的低合金結(jié)構(gòu)鋼，但是在鋼管的生產(chǎn)過程中，通過對(duì)于這類鋼材可塑性的運(yùn)用，把鋼板彎曲，再焊接成結(jié)構(gòu)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(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的需求。

5 海洋工程中導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)化

5.1 確認(rèn)結(jié)構(gòu)鋼的固有成分

在當(dāng)前的我國(guó)的海洋工程領(lǐng)域的技術(shù)以及設(shè)備發(fā)展的基礎(chǔ)上，要對(duì)于導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)以及使用進(jìn)行不斷地技術(shù)升級(jí)以及完善，從而能夠設(shè)計(jì)出更加適用于海洋工程中深海工程的結(jié)構(gòu)鋼，為了能夠確認(rèn)結(jié)構(gòu)鋼的適用度，首先要對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼的固有成分進(jìn)行確定。由于我國(guó)的工業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)于鋼材的使用需求量逐步攀升，因此，要在結(jié)構(gòu)鋼選擇中挨個(gè)測(cè)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(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)時(shí)，對(duì)于鋼鐵成分分析系統(tǒng)進(jìn)行使用，通過對(duì)于化工制造業(yè)的鋼鐵手冊(cè)進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)于其中包含的鋼材成分分析直接與鋼材的型號(hào)進(jìn)行對(duì)比，就能夠得出剛才的固有成分以及合金元素的含量，會(huì)使海洋工程中對(duì)于鋼材的檢測(cè)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(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分

在結(jié)構(gòu)鋼的選擇上，除了要對(duì)于其固有成分進(jìn)行確認(rèn)外，還要對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分進(jìn)行分析辨別，這對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼在實(shí)際的海洋工程中深海項(xiàng)目上的運(yùn)用，是具有重要的作用的。在現(xiàn)階段，我國(guó)針對(duì)于還要工程領(lǐng)域?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分的分析方式，大多采用的是數(shù)值解析法。通過數(shù)值解析法能夠?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)鋼中的各項(xiàng)成分進(jìn)行解析，比如，硫、磷以及其他的雜質(zhì)元素等等。除此之外，還能夠?qū)τ阡摬闹械囊恍怏w元素進(jìn)行解析，比如氧、氫、氮等等。因此，在當(dāng)前的海洋工程領(lǐng)域的檢測(cè)過程中，形成了哇鞍山的結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分鑒定流程，首先，要對(duì)于高爐中的鐵水進(jìn)行脫硫，然后再進(jìn)行吹煉。通過再次精煉后可以對(duì)于鐵坯進(jìn)行真空處理，最后進(jìn)行壓制加工，運(yùn)輸?shù)綑z驗(yàn)庫(kù)。通過這個(gè)流程的使用，能夠使結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分檢測(cè)更加的準(zhǔn)確快捷，并且能夠使檢測(cè)過程更加科學(xué)規(guī)范化。

5.3 分析結(jié)構(gòu)鋼的其他特性

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

6 結(jié)語(yǔ)

通過文章對(duì)于海洋工程中導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼的研究分析，得知導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼在海洋工程中的運(yùn)用越來越廣泛，而如何提升導(dǎo)管架用結(jié)構(gòu)鋼對(duì)于海洋工程的運(yùn)用效率以及方向，是一個(gè)十分值得探討的話題。由于結(jié)構(gòu)鋼具有高強(qiáng)度和可塑性，因此，在海洋工程中，要確認(rèn)結(jié)構(gòu)鋼的固有成分，辨別結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分以及對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼的其他特性進(jìn)行分析。從而使結(jié)構(gòu)鋼在海洋工程中的運(yùn)用更加高效，推動(dòng)海洋工程的不斷發(fā)展。