打破日本壟斷,中國寶鋼獨家供貨超大貨櫃船用止裂鋼,了不起!

工程師天張 發佈 2024-03-09T04:39:29.336684+00:00

這回日本再想「卡咱脖子」,搞壟斷,沒有可能了!六年啦,寶鋼秣馬厲兵,近日一朝揚眉吐氣,一舉打破日本多年的壟斷。而日本看著這局面只能掩門而泣、默默垂淚。這正應了一句話:別逼中國人,逼得越緊,中國人的創造力就越讓世界震驚。

這回日本再想「卡咱脖子」,搞壟斷,沒有可能了!

六年啦,寶鋼秣馬厲兵,近日一朝揚眉吐氣,一舉打破日本多年的壟斷。而日本看著這局面只能掩門而泣、默默垂淚。這正應了一句話:別逼中國人,逼得越緊,中國人的創造力就越讓世界震驚。

近日東方海外貨櫃航運公司在江蘇南通推出了一艘超大型貨櫃運輸船,規格達到24188標準箱,是目前世界上尺度最大的船舶之一。這麼說不直觀,咱們來看幾個數據:甲板面積有3.5個標準足球場那麼大,滿載後貨櫃可以摞到22層樓那麼高,載重量高達22.8萬噸,活脫脫一個「海上城堡」。

而這艘全世界目前最大級別的貨櫃船上使用的止裂鋼,現在完全由中國寶鋼獨家供應了。要知道,以前這個領域絕對是日本鋼鐵企業的天下,如今寶鋼「敢叫日月換新天」,一舉打破了日本的壟斷,今後在這行,大哥看中國鋼鐵就行了。

止裂鋼那麼重要?

近10年來隨著海上物流業快速發展,航運市場對裝卸靈活、運費低廉的貨櫃船需求增大,只有提高單次載運量,才能為船東多獲利,所以全世界的貨櫃船造船業競爭激烈,大型化、超大型化的趨勢明顯。先是8000標準箱左右的貨櫃船船長普遍超過350米,定製的貨櫃船每船1萬標箱左右,至2015年已達到每船1.8萬標箱,後來增大到2萬標準箱的超大型貨櫃船長度已接近 400米,近年來造船廠開始試製超過2萬標箱的超大型貨櫃船,現在東方海外貨櫃航運公司24188標準箱的船體總長399.99米。

要想造超大型貨櫃船,就離不開大厚度、高強度、止裂韌性優異的船舶用止裂鋼,因為止裂鋼作為超大貨櫃船船體結構的重要構件,它的質量優劣直接影響到船舶的安全性,絕對是安全保障。

為了提高單次裝載貨櫃的數量,很多時候需要將貨櫃堆放在艙口蓋上,而超大型貨櫃船多以超大開口型的甲板設計為主,在開口四周設置帶有艙口蓋結構的艙口圍板,而艙口圍結構作為參與船體總縱彎曲的關鍵結構之一,在船體總縱彎曲時會產生較大的應力。於是對具有良好斷裂韌性和抑制脆性裂紋傳播特性(止裂性)的鋼材的需求越來越迫切。沒有它,真的太容易出事了。

大型貨櫃船的斷裂事故

近年來大型貨櫃船出現了多次斷裂事故,比較出名的還是日本的船。

2013年6月17日下午1點,日本貨櫃船「MOL Comfort」號在葉門外海200海里處發生事故,船舶從中間「咔吧」斷成兩截,隨即沉沒。

這艘船當時正在執行亞歐航線任務,從新加坡前往沙特吉達港,載有約4500個貨櫃(折合7000多標準箱),結果途中在離港口430海里處船體斷裂,海水進入貨艙。這艘船是日本三菱重工建造的8000標準箱級貨櫃船,設計載箱量為8110箱,2008年建造,船長316米,寬46米,排水量9萬噸。

2013年12月27日,NSB Niederelbe旗下的「MSC Monterey」號貨櫃船,當時正從安特衛普駛往紐瓦克,當行駛到紐芬蘭海域時,主甲板處出現 1.5 米長的裂縫。這艘船建造於2008年,規模為4892標準箱。

由於事故頻出,針對大型貨櫃船結構安全問題,2013年1月國際船級社協會要求2014年1月1日以後簽訂建造合同的貨櫃船,板厚為 50~100毫米,屈服強度為 355Mpa、390Mpa、460Mpa 的甲板板和艙口圍側面結構板,這些部位都需要高端性能優異的止裂鋼。

日本對止裂鋼領域的壟斷


在止裂鋼研發製造領域,造船業大國日本可以說走在了世界前列。從貨櫃貨船用止裂鋼相關的專利申請就能看出來。

技術儲備期:1980-2005年。年均專利申請量不超過6件,參與的申請人均為日本鋼鐵企業,例如新日鐵、住友金屬、日本鋼管、川崎制鐵、神戶制鋼。可以看到,早在80年代,日本企業已經對止裂鋼進行了相關研究。


搶占期:2006-2008年。這一階段專利申請量快速上升,新日鐵、JFE(2002年由日本鋼管和川崎制鐵合併形成)、神戶制鋼、浦項制鐵憑藉市場敏感性,申請了大量專利,搶在貨櫃貨船用止裂鋼強制使用標準通過前進行專利布局,搶占技術及市場高地。


鞏固期:2009-2017年。該階段,貨櫃貨船用止裂鋼標準逐步完善。新進的專利申請人包括韓國現代鋼鐵,此時也出現了我國鋼鐵企業的身影,比如鞍鋼、南鋼等。

2010年左右,日本JFE鋼鐵公司在止裂鋼研究方面開發出對鋼材加熱溫度和軋制溫度精確控制的特殊熱機械控制軋制(TMCP)技術,其可確保鋼材結晶晶粒細化;還開發出能阻止鋼材裂紋發展的特有結晶方位控制技術。通過採用此項技術,確保該公司止裂鋼具有較高的止裂特性。同年,韓國浦項鋼鐵公司採用特殊TMCP工藝開發出止裂鋼,並且通過各大船級社認可。2014年,浦項鋼鐵聯合大宇造船開發出厚度高達100毫米的EH 40-CA厚板,獲得德國勞氏船級社的認證,並於2015年向大宇造船19200標準箱貨櫃船供貨。

新日鐵住金是日本一家大型鋼鐵公司,是最早研究貨櫃貨船用止裂鋼的申請人之一,20世紀80年代即對止裂鋼有所研究,2000年11月新日鐵提出研製EH47船板的意向,並且於2006年研製成功,應用於三菱重工造船所。2015年,新日鐵住金宣布開發了用於大型貨櫃船船體的新型厚鋼板,用於貨櫃船結構上重要的開口部位如上甲板、艙口圍板等,鋼種的屈服強度為390 MPa,抗拉強度為510 MPa,最大板厚100 毫米。該鋼種目前已獲得世界五大船級社之一的DNV-GL認證,於2016年1月以後實際應用於貨櫃船。

JFE是日本第二大鋼鐵集團,也是最早研究貨櫃貨船用止裂鋼的申請人之一。2014年成功開發出大型貨櫃船甲板上部結構用高強度、高止裂厚板,板厚80 毫米,屈服強度460 MPa級別,於2014年9月獲得日本海事協會的認證。可以看到,國際船級社協會規定2014年以後新建貨櫃船甲板上部結構必須採用高性能止裂性鋼後,JFE緊跟形勢,根據先前積累的技術經驗,迅速開發出該鋼種,搶占市場高地,具有敏銳市場嗅覺。

神戶制鋼是日本第三大鋼鐵聯合企業,在20世紀80年代開始涉及貨櫃貨船用止裂鋼研究,他們通過厚鋼板控制軋制條件最佳化,開發出高止裂性鋼板,鋼材和焊接性能均達到了日本海事協會標準KE36的要求。

浦項制鐵是全球最大的鋼鐵製造廠商之一,於2007年開始申請有關貨櫃貨船用止裂鋼相關專利。2010年6月採用TMCP工藝開發了止裂鋼EH40,2014年12月浦項制鐵聯合大宇造船海洋公司開發了最大厚度達100毫米的EH40厚板,並在全球最早獲得德國勞氏船級社的認證。2015年2月開始向大宇造船海洋公司19200標準箱級的貨櫃船供貨。

由此可見,日本無論是在高性能止裂鋼的理論研究、技術專利申請,乃至生產製造等各方面都牢牢掌握了話語權。要知道,在2020年以前,能夠生產100毫米、-10°C止裂韌性≥8000 N/mm3/2的EH47止裂鋼的企業只有日本JFE公司,他們的生產技術對外嚴格保密,這倒無可厚非。但是同時日本為了維持在止裂鋼板技術領域的壟斷優勢,日本船級社對中國所有鋼企的止裂鋼產品不予核發認證證書。

中國鋼鐵企業奮起直追,凸顯後發優勢

近年來,我國的大型造船企業(江南造船、滬東中華等)大量承接超大型貨櫃船訂單,比如2021年中船集團成功拿到法國達飛、瑞士地中海、加拿大塞斯潘等國際班輪巨頭的批量貨櫃船訂單,滬東中華和江南造船也交付高達10艘超大型貨櫃船,大大鞏固了我國在全球超大型貨櫃船市場的領先地位。

但是問題來了,雖然我們能造大船了,但是需要的高性能止裂鋼板材卻不再我們手裡,只能向日本、韓國等鋼鐵企業採購,這就相當於把自己的命脈交到了別人手裡。如果中國鋼鐵企業不努力,那麼就只能一直從日本進口各種高性能的止裂鋼,人家開價多少我們都得接著,這種被「卡脖子」的日子真的不好過。雖然我國在貨櫃貨船用止裂鋼研究方面起步較晚,但是咱們還是開足馬力追趕日韓,並最終超越了他們,這就是中國人的精氣神。

與國外鋼廠相比,我國的鋼廠在止裂鋼方面的研究略落後。2014年開始,中國的鞍鋼、寶鋼、沙鋼、南鋼、湘鋼等鋼鐵公司先後進行了超大型貨櫃船用高止裂鋼的研製開發,先後開發出一批大厚度、高止裂韌性特厚鋼板。

其中,鞍鋼利用「超級控軋超快冷」生產技術,2015年生產出厚度90 米及以下規格40 kg級、47 kg級止裂鋼,止裂性能處於行業領先水平,並順利通過七家船級社認證,成為國內首家大型貨櫃船用止裂鋼供貨企業,並於2016年率先應用於國內20 000TEU貨櫃船的建造。

寶鋼研製開發了超大型貨櫃船用EH40、EH47止裂鋼,以低碳微合金化配合適當的控軋控冷TMCP工藝,得到具有止裂性能的多邊形鐵素體+針狀鐵素體組織,研製生產的最大厚度為90毫米的EH40、EH47鋼板的各項性能均滿足船級社對止裂鋼性能的要求,-10℃止裂韌性分別為7582和6150N/mm3/2

結語

經過連續10來年的學習和厚積薄發,現在中國的鋼鐵企業也高速超車,在高端止裂鋼市場上,今後也能看到中國鋼鐵企業的身影了。比如這次東方海外貨櫃航運公司的24000標準箱級的「東方西班牙」號製造,日本的止裂鋼進不來了,咱們自己的寶鋼已經獨家供應最大厚度95mm的止裂鋼及高強厚板,用戶對寶鋼的產品反饋良好。

超大型貨櫃船這塊巨大的行業蛋糕,只要這次被我們搞了一個切口,日本鋼廠壟斷供貨局面就被徹底打破了,再想「卡我們脖子」,沒這好事了。寶鋼這次雖然撬開了高端止裂鋼的市場,但是他們沒有驕傲止步,又陸續突破了超大貨櫃船用止裂鋼製造關鍵核心技術,在100毫米厚EH40BCA、EH47BCA止裂鋼板強韌及止裂性能指標達到國際領先水平。遙望不久的將來,風景這邊獨好!

參考資料,特此致謝!

《超大型貨櫃船用止裂鋼現狀》

《止裂鋼在超大型貨櫃船的應用與建造過程控制》

《超大型貨櫃船用特厚止裂鋼的發展》

《科技新進展:船用高止裂韌度特厚鋼板關鍵製造技術及應用》

《貨櫃貨船用止裂鋼專利分析》

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