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摘要：地球上丰富辽阔的海洋资源，几百年来一直吸引着人们不断的开发拓展，21世纪以来，世界海洋油气开发的年平均投资额均在1000亿美元以上，并呈现快速增长势头。随着资源开采由浅海向深海区域、极地高寒区域发展，海洋工程装备的应用环境更加复杂，对材料的要求越来越高。为满足未来高性能海洋工程用钢的发展需求，本文围绕如何更好的满足导管架用结构钢需要，提升钢铁材料综合性能，发展高性能海洋工程进行了浅析与探讨。
关键词：海洋工程；导管架；结构钢
前言：
海洋工程作为目前我国尖端技术的聚集地，其安全稳定的生产对我国国民经济的发展具有重要作用。随着我国海洋工业的发展，海洋工程用结构钢的国产化问题日益突出，但我国在这方面的研究较少，没有形成系统的理论。因此，基于现有技术和资源，提高海洋工程中导管架用结构钢利用效益，促进其整体性能和应用效果对于海洋工程发展来说具有积极意义。
1海洋工程用钢的技术要求和发展方向
由于海洋工程的特殊用途和苛刻的使用环境，海洋工程用钢的技术要求要比其它钢种严格的多。主要技术指标有高强度、高韧性、高塑性、易焊接性和性能均匀性。强度指标依据各钢种标准，对屈服、抗拉下限进行明确限定，韧性指标主要指低温冲击初性，对应不同钢种，对-20℃或-40℃：低温冲击功进行明确限定，正常交货钢板低温冲击功均在100J以上。塑性指标除了常规的延伸率以外，还有屈强比和均匀延伸率的要求，尤其是屈强比，在材料设计中有明确的限定。焊接性是高强海洋工程用钢的重要要求之一，由于钢结构中最薄弱的部位均在焊接接头及其热影响区，因此，焊接性的好坏不仅决定了制造成本的高低，更决定了海洋平台的安全性。性能均匀性不仅要求钢板1/4厚度满足要求，而且要求钢板的心部也需要达到同样要求。同时，所有海洋平台用钢都需要通过船级社的严格监督认证，达到要求后，才可以进行供货。
随着海洋工程用高强钢应用的不断增多，关于高强钢成分、工艺与应用性能之间的研究也越来越多。尤其是在强度、韧性、焊接性与成分工艺之间的相关影响研究进步较大。目前主要的发展方向有：
（1）通过严格控制轧钢及冷却工艺，优化合金元素含量，来细化晶粒，提高强度和初性。
（2）通过增加Ni、Cr、Mo、Cu的含量来提高固溶强化和影响组织转变，优化热处理工艺来提高QT高强钢的综合性能。
（3）通过降低碳含量提高焊接性和初性。
（4）通过提高钢水洁净度，降低S、P等杂质元素含量来改善钢的冶金质量，提高探伤和厚度方向拉伸性能。
成分的微调对最终钢板的性能会产生巨大的影响。通过调整C、Mn以及微合金元素含量，可以很好的改善鋼的低温冲击韧性，同时减低钢的碳当量，从而改善钢的焊接性。这也是未来高性能海洋工程用钢的主要发展方向。
2海洋工程中导管架用结构钢的指标分析
海上平台的建成是海上油气田生产、运行的前提和保障。在海洋油气资源开发过程中，导管架平台的应用较为成熟，同时这一平台型式也是海域应用中最广泛的一种。导管架平台利用钢桩和导管架支撑其上部的设备设施，甲板和上部的相关设施主要是实施油气资源的收集处理工作。能够得到广泛的应用主要是借助了下面的几方面特点：①主要构成为钢结构，受力方面能够提供良好性能条件；②充分结合导管架，在实际的打桩过程中能够准确的定位；③安装过程可以在陆地预制后分块进行，在确保质量的基础上，更多的节省了施工的时间和成本。
常用的结构钢被归类为DH36这一常见成分，它带有低合金的特性，是普通结构钢。制备导管架时，常会采纳这一范畴的钢材。经由卷曲之后，把它焊接为完备的钢管。这类导管架应能荷载偏大的负荷总量，增添原有刚度。与此同时，还应增添原有的安全特性，融汇多层级的工艺，例如冷弯特性及焊接特性。选购的原材应能提升初始的韧性及塑性。
材质强度及固有的塑性，二者彼此矛盾。这是因为，结构钢常常设定了偏高的冷弯特性、配套焊接特性。唯有设定最适宜的塑性状态，才可达到规格。为此，先要考量材质特有的延展属性，延展率应能超出20%。在这种根基上，再去考量材质固有的最优强度，符合塑性指标。结构钢被划归为偏低碳这样的钢材，碳含量常常没能超出0.2%。
通常状态下，焊缝区段固有的组织架构可分成热影响区、对应的熔化区、不带有加热干扰的金属机体。在熔化区内，应慎重规避固结态势下的金属热裂，或者冷却情形下的冷断裂。结构钢固有的磷元素、硫元素都应予以限制。在热影响区以内，焊接会带来后续的加热熔化。这类熔化流程在偏短时段内，即可升至拟定的临界温度，拓展晶粒体积。焊接终结之后，高温态势下的这类区段常会受到周边范畴的金属作用，提升原有硬度，硬化为马氏体。热影响区段常会变得很脆弱，加上周边残存的偏大应力，就会添加裂纹。碳含量偏高时，带有淬透特性的这类合金变得更多，凸显裂痕倾向。
3海洋工程中导管架用结构钢的优化
3.1确认结构钢的固有成分
为在目前我国海洋工程领域技术和设备的基础上，对导管架用结构钢的生产和使用进一步优化，设计出更优质和更适合海洋工程领域的结构钢，首先需要确认其固有成分。但现阶段我国各类钢铁使用量大，使用范围广，要想一一测算出投入生产使用的钢铁固有成分和含量不仅耗时长而且难度大。但将已有的钢铁成分分析系统或者钢铁类别指南引入到海洋工程领域则会大大降低工作难度。例如，我国海洋领域某公司，将化工制造业的钢铁手册如：《钢号实用手册》、《钢铁材料牌号、性能、成分与使用范围手册》等运用到自身行业的钢铁成分鉴别分析和对比中，通过钢铁的牌号，就能对照出某种型号的钢铁特定的固有成分和合金元素的含量，既简单又方便快捷。
3.2辨别结构钢的化学成分
除了确认结构钢的固有成分之外，有效鉴别结构钢中的化学成分，对日后结构钢在海洋工程领域的应用具有重要意义。目前我国海洋工程领域对结构钢中所含有的化学成分分析采用的依然是数值解析法。通过此种方法不仅能解析出来结构钢中各类化学成分如，硫元素、磷元素以及其他杂质元素，还可以对各类气体如，氢气、氧气和氮气等含量进行解析。对此，我国某海洋工程领域公司就在数值解析法的基础上，形成了一套完整的结构钢化学成分鉴定法：首先，将高炉中的铁水进行脱硫操作，然后送往下一环节进行转炉吹炼；其次，再进行精炼，并将精炼过的铁坯进行真空处理；最后，将铁坯进行后续轧制加工，送入检验库，同时清理炉内灰尘和残渣。通过此种方式得到的样品，其化学成分检验的结果会更加准确。
3.3分析结构钢的其他特性
除了确认结构钢的固有成分和辨别其化学成分之外，结构钢的其他特性也需要得到制作导管架相关工作人员的了解。我国某海洋工程公司已总结出两种行之有效的方式，对结构钢的其他特性进行实际测查：第一，力学测查法。力学测查法包括弯曲实验、拉伸实验和冲击实验等。根据力学测查法，该公司已得到一套完成的数据可以用来判别结构钢的特性是否符合生产要求，例如，结构钢的薄厚程度需在0-0.7mm之间，且整块钢材厚度的平均值为0.45才满足要求。第二，外观测查法。通过最直观的最有效的方式，对结构钢表面的顺滑度进行检测。对于不满足要求的钢材及时淘汰。
结语：
海洋工程中，导管架用结构钢使用需要充分考虑安全性和工艺性，遵循合理的成分设计原则，通过科学的制造工艺和检验及试验项目的论证，提高海洋工程用结构钢性能水平，促进我国海洋工程的发展，从而推动我国国民经济向前发展。
参考文献：
[1]朱多平.关于海洋工程中导管架用结构钢的研究与讨论[J].科技与企业，2015（14）：156.
关键词：海洋工程；导管架；结构钢
前言：
海洋工程作为目前我国尖端技术的聚集地，其安全稳定的生产对我国国民经济的发展具有重要作用。随着我国海洋工业的发展，海洋工程用结构钢的国产化问题日益突出，但我国在这方面的研究较少，没有形成系统的理论。因此，基于现有技术和资源，提高海洋工程中导管架用结构钢利用效益，促进其整体性能和应用效果对于海洋工程发展来说具有积极意义。
1海洋工程用钢的技术要求和发展方向
由于海洋工程的特殊用途和苛刻的使用环境，海洋工程用钢的技术要求要比其它钢种严格的多。主要技术指标有高强度、高韧性、高塑性、易焊接性和性能均匀性。强度指标依据各钢种标准，对屈服、抗拉下限进行明确限定，韧性指标主要指低温冲击初性，对应不同钢种，对-20℃或-40℃：低温冲击功进行明确限定，正常交货钢板低温冲击功均在100J以上。塑性指标除了常规的延伸率以外，还有屈强比和均匀延伸率的要求，尤其是屈强比，在材料设计中有明确的限定。焊接性是高强海洋工程用钢的重要要求之一，由于钢结构中最薄弱的部位均在焊接接头及其热影响区，因此，焊接性的好坏不仅决定了制造成本的高低，更决定了海洋平台的安全性。性能均匀性不仅要求钢板1/4厚度满足要求，而且要求钢板的心部也需要达到同样要求。同时，所有海洋平台用钢都需要通过船级社的严格监督认证，达到要求后，才可以进行供货。
随着海洋工程用高强钢应用的不断增多，关于高强钢成分、工艺与应用性能之间的研究也越来越多。尤其是在强度、韧性、焊接性与成分工艺之间的相关影响研究进步较大。目前主要的发展方向有：
（1）通过严格控制轧钢及冷却工艺，优化合金元素含量，来细化晶粒，提高强度和初性。
（2）通过增加Ni、Cr、Mo、Cu的含量来提高固溶强化和影响组织转变，优化热处理工艺来提高QT高强钢的综合性能。
（3）通过降低碳含量提高焊接性和初性。
（4）通过提高钢水洁净度，降低S、P等杂质元素含量来改善钢的冶金质量，提高探伤和厚度方向拉伸性能。
成分的微调对最终钢板的性能会产生巨大的影响。通过调整C、Mn以及微合金元素含量，可以很好的改善鋼的低温冲击韧性，同时减低钢的碳当量，从而改善钢的焊接性。这也是未来高性能海洋工程用钢的主要发展方向。
2海洋工程中导管架用结构钢的指标分析
海上平台的建成是海上油气田生产、运行的前提和保障。在海洋油气资源开发过程中，导管架平台的应用较为成熟，同时这一平台型式也是海域应用中最广泛的一种。导管架平台利用钢桩和导管架支撑其上部的设备设施，甲板和上部的相关设施主要是实施油气资源的收集处理工作。能够得到广泛的应用主要是借助了下面的几方面特点：①主要构成为钢结构，受力方面能够提供良好性能条件；②充分结合导管架，在实际的打桩过程中能够准确的定位；③安装过程可以在陆地预制后分块进行，在确保质量的基础上，更多的节省了施工的时间和成本。
常用的结构钢被归类为DH36这一常见成分，它带有低合金的特性，是普通结构钢。制备导管架时，常会采纳这一范畴的钢材。经由卷曲之后，把它焊接为完备的钢管。这类导管架应能荷载偏大的负荷总量，增添原有刚度。与此同时，还应增添原有的安全特性，融汇多层级的工艺，例如冷弯特性及焊接特性。选购的原材应能提升初始的韧性及塑性。
材质强度及固有的塑性，二者彼此矛盾。这是因为，结构钢常常设定了偏高的冷弯特性、配套焊接特性。唯有设定最适宜的塑性状态，才可达到规格。为此，先要考量材质特有的延展属性，延展率应能超出20%。在这种根基上，再去考量材质固有的最优强度，符合塑性指标。结构钢被划归为偏低碳这样的钢材，碳含量常常没能超出0.2%。
通常状态下，焊缝区段固有的组织架构可分成热影响区、对应的熔化区、不带有加热干扰的金属机体。在熔化区内，应慎重规避固结态势下的金属热裂，或者冷却情形下的冷断裂。结构钢固有的磷元素、硫元素都应予以限制。在热影响区以内，焊接会带来后续的加热熔化。这类熔化流程在偏短时段内，即可升至拟定的临界温度，拓展晶粒体积。焊接终结之后，高温态势下的这类区段常会受到周边范畴的金属作用，提升原有硬度，硬化为马氏体。热影响区段常会变得很脆弱，加上周边残存的偏大应力，就会添加裂纹。碳含量偏高时，带有淬透特性的这类合金变得更多，凸显裂痕倾向。
3海洋工程中导管架用结构钢的优化
3.1确认结构钢的固有成分
为在目前我国海洋工程领域技术和设备的基础上，对导管架用结构钢的生产和使用进一步优化，设计出更优质和更适合海洋工程领域的结构钢，首先需要确认其固有成分。但现阶段我国各类钢铁使用量大，使用范围广，要想一一测算出投入生产使用的钢铁固有成分和含量不仅耗时长而且难度大。但将已有的钢铁成分分析系统或者钢铁类别指南引入到海洋工程领域则会大大降低工作难度。例如，我国海洋领域某公司，将化工制造业的钢铁手册如：《钢号实用手册》、《钢铁材料牌号、性能、成分与使用范围手册》等运用到自身行业的钢铁成分鉴别分析和对比中，通过钢铁的牌号，就能对照出某种型号的钢铁特定的固有成分和合金元素的含量，既简单又方便快捷。
3.2辨别结构钢的化学成分
除了确认结构钢的固有成分之外，有效鉴别结构钢中的化学成分，对日后结构钢在海洋工程领域的应用具有重要意义。目前我国海洋工程领域对结构钢中所含有的化学成分分析采用的依然是数值解析法。通过此种方法不仅能解析出来结构钢中各类化学成分如，硫元素、磷元素以及其他杂质元素，还可以对各类气体如，氢气、氧气和氮气等含量进行解析。对此，我国某海洋工程领域公司就在数值解析法的基础上，形成了一套完整的结构钢化学成分鉴定法：首先，将高炉中的铁水进行脱硫操作，然后送往下一环节进行转炉吹炼；其次，再进行精炼，并将精炼过的铁坯进行真空处理；最后，将铁坯进行后续轧制加工，送入检验库，同时清理炉内灰尘和残渣。通过此种方式得到的样品，其化学成分检验的结果会更加准确。
3.3分析结构钢的其他特性
除了确认结构钢的固有成分和辨别其化学成分之外，结构钢的其他特性也需要得到制作导管架相关工作人员的了解。我国某海洋工程公司已总结出两种行之有效的方式，对结构钢的其他特性进行实际测查：第一，力学测查法。力学测查法包括弯曲实验、拉伸实验和冲击实验等。根据力学测查法，该公司已得到一套完成的数据可以用来判别结构钢的特性是否符合生产要求，例如，结构钢的薄厚程度需在0-0.7mm之间，且整块钢材厚度的平均值为0.45才满足要求。第二，外观测查法。通过最直观的最有效的方式，对结构钢表面的顺滑度进行检测。对于不满足要求的钢材及时淘汰。
结语：
海洋工程中，导管架用结构钢使用需要充分考虑安全性和工艺性，遵循合理的成分设计原则，通过科学的制造工艺和检验及试验项目的论证，提高海洋工程用结构钢性能水平，促进我国海洋工程的发展，从而推动我国国民经济向前发展。
参考文献：
[1]朱多平.关于海洋工程中导管架用结构钢的研究与讨论[J].科技与企业，2015（14）：156.