海洋工程中导管架用结构钢的研究

白冰(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

随着我国的经济不断地发展，海洋工程在工程中所占的比例越来越大，对于我国的经济也产生了较大的影响。当前我国的海洋工程中导管架用结构钢还在研究阶段，并没有形成完善的理论体系，因此，在实际的运用和研究上，对于海洋工程如果通过导管架用结构钢而提升工程效率，促进工程发展，是当前需要研究的重要问题。

1 原材性能规格

1.1 材质屈服强度

在针对于熔炼的研究过程中，如果材质屈服强度达到了235～280MPa的情况下，C的当量就是Cec小于等于百分之零点四零；在材质屈服强度达到了280～360MPa的情况下，C的当量就是Cev小于等于0.43%，P小于等于0.23%。采纳熔炼的步骤能够辨识结构钢的初始的屈服强度。在结构钢的强度中，不同的元素是不同的特殊符号。

1.2 探伤必备的超声波

在探伤阶段，需要运用超声波，一般使用钢板材质，独特复合钢板以及B层级的查验指标。如果在查验的过程中，发现了一些问题，就不能再使用这个规格的钢材。比如：底面构架中的反射波被耗费的比例超过了45%，直径超过了75mm，就是属于具有潜在内部缺陷的钢材。如果底面反射的超声波被损耗了超过70%，直径超过了11mm，这一规格的钢材就不能使用。

1.3 其他查验指标

在交付阶段的材料上，表层不能具有任何的质量问题存在，要确保钢材的表层能够平滑。并且，也不能具有锈斑和褶皱。在验收的时候，要根据《特殊用途普通钢板和复合钢板超声直射波检测》B级，来进行相应的验收工作。

2 运用中的各类指标

常用的钢材中是具有低合金特性的，就是普通的结构钢。在进行导管架的制作时，会首先对于这一类型的钢材进行使用。通过卷曲措施，把它进行焊接，形成完备的钢管。材质的强度和塑性之间，是存在矛盾关系的。由于结构钢经常出现冷弯特性偏高和配套焊接。但是只有最适合的塑性状态，才能够达到使用规格。因为，要对于材质的特质进行深入考量，延伸率是可以超过20%的。在此基础上，在对于材质的最高强度进行考量，以确保其能够符合塑性指标。一般情况下，焊缝区段可以分成热影响区和对应的融化区一级不带有加热干扰的金属机体。在融化区中，应加强对于金属热裂的规避或者冷却时出现冷断裂。在热影响区内，焊接后会生生加热融化。在这一类融化过程中，可以在较短的时间内，对于临界温度进行拟定，使晶粒体积变大。在焊接完成后，由于高温影响会造成这个区段受到金属作用，使硬度得到了提升，成为马氏体。而热影响区在作用中经常会造成硬度下降，就会产生裂纹。

3 设计最佳钢材

3.1 确认固有成分

为了能够确认钢材的硬度和工艺是否符合准则，首先，组合得来的钢材整体，含有珠光体以及稳定铁素体。其次，钢材添加了合金元素，通过合金元素富有的细化晶粒以及较强的脱氧特性，会使钢材自身的硬度和柔韧特性得到提升。并且，运用这类碳化物较强的成分，能够形成大量的碳氮化物，使其具有弥散状态。在这个基础上，能够对于细化钢进行辨别，使钢材韧性更强。然后，对于碳和锰的数值可以进行适当的调控，从而使碳的总量下降，进而提高焊接特性。最后，通过纯净度的增长，能够改变硫化物的初始状态。从而使钢材的固有坚韧特性更强。

3.2 辨识化学成分

通过对于数据的分析，能够对于细化的化学要素进行考量，对于钢材中的窄成分进行管控。通过这样的方式，能够使钢材中的磷元素以及硫元素和其他杂质成分能够对应的减少。并且对于氧，氮，氢等，都可以进行控制。具体的实施步骤如下：将高炉中的铁水进行脱硫处理，然后进行转炉；在精炼以及吹炼之后，在进行真空处理。通过对于连铸毛坯的处理检查后，再运送入库。

3.3 实测得来的各类特性

通过化学以及其他成分的分析能够制定出合理的流程使制备钢材更加简单。要通过相应的规则水准规定对于结构钢进行查验。再力学检测过程中，有弯曲试验，配套拉伸试验，V型构架冲击试验以及维氏硬度检测。在进行钢材尺寸查验时，要通过对于焊接的规程对照的方式进行查验，从而对于钢材的厚度进行辨别。通过外观查验时，要直接通过视觉对于钢材上是否存在缺陷进行检查。比如结构钢的表面是否光滑，不能带有折皱以及锈蚀现象等等。在不同的温度环境中，对于不同的项目的检测要设置相应的检测数值，才能使检测的过程更加的科学规范。

4 海洋工程中导管架用结构钢的运用

4.1 结构钢具有高强度

导管架的运用，在海洋工程中具有重要的作用。通常，导管架都是用于一些深海水域的开发工程项目中。所以，导管架用结构钢的强度，需要满足深海水域项目的要求。由于钢材的实际坚硬程度，是由钢材中具体的含碳量来决定的，因此，再对于钢材的检测时，可以通过对于其内部的含碳量进行检测，从而得出相应的数值，以确定钢材的硬度是否能够运用在结构钢。在具体的检测中，首先，要通过技术对于海洋工程中导管架用结构钢的含碳量进行检测计算。然后再通过大力压强和钢材的硬度进行比例计算，从而就能够得出刚才的实际含碳量。比如，在计算中，通过大力压强和钢材硬度比例计算得出，在大气压强在280Pa时，结构钢的含碳量还不足0.4%。在大气压强在280～360Pa时，碳含量不超过0.43%。所以，通过对于海洋工程中水下压强的计算，能够使结构钢的选择上更加合理的对于碳含量进行有效的控制，以确保结构钢在实际的水下使用时，能够满足其对结构钢的需求，使工程能够顺利开展。

4.2 结构钢具有可塑性

在海洋工程中的深海工程项目中，导管架用结构钢在具有较高的强度的同时，还要具有可塑性。从字面意思看来，高强度和可塑性似乎是矛盾的，但是实际上，只有对于二者的结合，才能够使导管架在使用中更加坚固。在海洋工程中，能够运用到导管架用结构钢的工程时，都会要求结构钢的表面必须要光亮整洁，表面光滑。不能在表面存在凹痕问题以及折损和生锈的情况。所以，结构钢就需要可塑性较强，才能够使技术人员对于结构钢的表面问题进行处理和清理。其次，通过结构钢的可塑性，能够使技术人员根据使用需求能够进行更多不同种类的焊接，按照不同的焊接要求，结构钢都可以根据需求进行调整。比如：DH36属于普通的低合金结构钢，但是在钢管的生产过程中，通过对于这类钢材可塑性的运用，把钢板弯曲，再焊接成结构钢所需要的钢管，能够使钢管的承重力提升，更加适用于深海工程中导管架用结构钢的需求。

5 海洋工程中导管架用结构钢的优化

5.1 确认结构钢的固有成分

在当前的我国的海洋工程领域的技术以及设备发展的基础上，要对于导管架用结构钢的生产以及使用进行不断地技术升级以及完善，从而能够设计出更加适用于海洋工程中深海工程的结构钢，为了能够确认结构钢的适用度，首先要对于结构钢的固有成分进行确定。由于我国的工业不断发展，对于钢材的使用需求量逐步攀升，因此，要在结构钢选择中挨个测量钢材的固有成分工作量太大而且难度太高。因此，可以在进行检测确认时，对于钢铁成分分析系统进行使用，通过对于化工制造业的钢铁手册进行运用，对于其中包含的钢材成分分析直接与钢材的型号进行对比，就能够得出刚才的固有成分以及合金元素的含量，会使海洋工程中对于钢材的检测工作难度降低，能够在工作中更加便捷高效的开展。

5.2 辨别结构钢的化学成分

在结构钢的选择上，除了要对于其固有成分进行确认外，还要对于结构钢的化学成分进行分析辨别，这对于结构钢在实际的海洋工程中深海项目上的运用，是具有重要的作用的。在现阶段，我国针对于还要工程领域对于结构钢的化学成分的分析方式，大多采用的是数值解析法。通过数值解析法能够对于结构钢中的各项成分进行解析，比如，硫、磷以及其他的杂质元素等等。除此之外，还能够对于钢材中的一些气体元素进行解析，比如氧、氢、氮等等。因此，在当前的海洋工程领域的检测过程中，形成了哇鞍山的结构钢化学成分鉴定流程，首先，要对于高炉中的铁水进行脱硫，然后再进行吹炼。通过再次精炼后可以对于铁坯进行真空处理，最后进行压制加工，运输到检验库。通过这个流程的使用，能够使结构钢的化学成分检测更加的准确快捷，并且能够使检测过程更加科学规范化。

5.3 分析结构钢的其他特性

在结构钢的选择上，除了对于结构钢的固有成分进行分析和结构钢的化学元素进行解析外，还需要对于结构钢的其他特性进行分析。针对于其他特性，需要使导管架制作的工作人员充分的了解，才能够在后续的导管架制作上，采取正确的高效的方式进行。针对于结构钢其他特性的检测工作，首先，通过力学测查法进行弯曲试验，拉伸试验以及冲击试验等等实验内容，来对于结构钢的实际特性是否符合导管架的生产需要进行检测。比如，在结构钢的厚薄程度在0.7mm以下时，需要钢材的厚度在0.45mm以上，才能够满足导管架生产的需求。其次，是外观测查法。这种方式顾名思义，就是直接通过视觉观察对于结构钢的外表进行直观的检查，看看结构钢的表面是否光滑，是否有凹陷或者生锈情况的出现。在这一阶段的检测十分重要，对于检测中发现具有一些缺陷的钢材，一定要直接进行淘汰，避免对于后续的导管架生产造成影响，最终，会使海洋工程中深海项目直接受到影响。

6 结语

通过文章对于海洋工程中导管架用结构钢的研究分析，得知导管架用结构钢在海洋工程中的运用越来越广泛，而如何提升导管架用结构钢对于海洋工程的运用效率以及方向，是一个十分值得探讨的话题。由于结构钢具有高强度和可塑性，因此，在海洋工程中，要确认结构钢的固有成分，辨别结构钢的化学成分以及对于结构钢的其他特性进行分析。从而使结构钢在海洋工程中的运用更加高效，推动海洋工程的不断发展。