長期以來，國內(nèi)自主設(shè)計建造的船舶自重比日、韓等船舶工業(yè)發(fā)達(dá)國家設(shè)計建造的同型船要高出5%~10%，建造周期也要長10%。這極大地影響了“中國造”船舶的性價比和競爭力。要改變這一現(xiàn)狀，相關(guān)方面應(yīng)努力推廣使用高性能船鋼。

       長期以來，我國自主設(shè)計建造的常規(guī)大中型船舶與日本、韓國建造的同類型船舶相比，自身船體重量要高出5%～10%，建造周期也要長10%以上。對此，長期將船舶板材性能作為重要課題進(jìn)行研究的沙鋼集團(tuán)鋼鐵研究院研究員張宇認(rèn)為，大力推廣應(yīng)用國產(chǎn)高性能船用鋼材，是國內(nèi)船舶“減重瘦身”的重要途徑之一。通過采取這一措施，我國船舶將降低船體自重，提高性價比。

    發(fā)達(dá)國家：應(yīng)用比例高達(dá)90%

    張宇說，高性能船用鋼材包括兩個方面的產(chǎn)品：一是高強(qiáng)度船用鋼，在同等條件下，使用該類鋼材可以減輕船體或海洋工程載體的自身重量；另一個是高焊接性能船用鋼，在同等強(qiáng)度級別條件下，使用這一類鋼材可減少焊接程序、減少焊接道次、提高焊接效率、縮短造船周期。

    在船舶建造過程中，采用高焊接性能（大線能量焊接性能）鋼板來替代普通鋼板可大幅提高建造效率。其一方面可免除或減少預(yù)熱和后熱處理工序，提高效率，節(jié)約能耗；另一方面可把焊接熱輸入量從普通板材的15~25千焦/厘米提高至100~300千焦/厘米，從而減少焊接道次，提高焊接效率。據(jù)了解，對于20毫米和40毫米厚的普通鋼板，采用焊接熱輸入量為20千焦/厘米的埋弧焊接方式，分別需要13和24道次，而使用新型高焊接性能鋼板，可采用熱輸入量為100~300千焦/厘米的多絲埋弧焊或者氣電立焊方式實現(xiàn)單道次焊接，效率將提高5~7倍，焊接材料節(jié)省25%，優(yōu)勢明顯。

    同樣，采用高強(qiáng)度級別鋼種替代普通鋼種，在幫助降低船舶自重的同時也能減小結(jié)構(gòu)件的厚度，從而降低焊接工作量、減少焊接材料消耗、提高建造效率。如果采用能夠同時兼顧高強(qiáng)度和大線能量焊接性能的高性能鋼板來替代傳統(tǒng)鋼板，綜合優(yōu)勢將更加明顯。

    正因為高性能船用鋼材在船舶建造中存在著諸多優(yōu)勢，日本、韓國等船舶工業(yè)發(fā)達(dá)國家在船舶及海洋平臺建造過程中大量應(yīng)用高性能鋼材，其比例達(dá)到85%甚至90%以上。

    在船用高性能鋼應(yīng)用推廣方面，日本企業(yè)已經(jīng)做了大量工作。2007年，新日鐵、三菱重工和商船三井等3家單位聯(lián)手在世界范圍內(nèi)首次將高強(qiáng)度鋼EH47用到8100TEU集裝箱船的建造中，以取代部分EH40和EH36等普通鋼種。新鋼種在船舶建造中的應(yīng)用，使船舶鋼板厚度縮減了24%，船舶自重減輕18%，焊接材料消耗減少30%，建造周期縮短18%，貨物載重量增加14%，碳排放減少11%。

    目前，日本已經(jīng)開始采用大線能量焊接鋼板用于船舶外殼的建造。對厚度規(guī)格為30~70毫米的鋼板使用垂直氣電立焊方式，可實現(xiàn)單道次焊透，相比普通鋼種所需要的23~60焊接道次，焊接效率可提高4~6倍，船體的整體建造周期可縮短14%。此外，鋼板變薄和焊接區(qū)域比例的降低，可提高船體結(jié)構(gòu)的低溫沖擊韌性和耐疲勞性能，從而提高船體安全等級。

    韓國企業(yè)在設(shè)計建造船舶時，也充分采用了高性能船用鋼材，因此，他們設(shè)計建造的船舶自重較我國同型船舶輕一兩千噸，載重量相應(yīng)增加，對動力的需求也小，船舶的性價比自然就高了。

    我國造船：用鋼結(jié)構(gòu)有待改善

    與造船業(yè)發(fā)達(dá)國家高達(dá)90%以上的應(yīng)用比例相比，目前我國一些大型骨干船企對高性能船用鋼材的使用率只有45%左右，而許多中小船企幾乎不使用高性能船用鋼材。
    張宇認(rèn)為，造成這種局面的原因主要有兩點。一是船體設(shè)計單位對應(yīng)用高性能鋼材在船體減重、建造效率提升、結(jié)構(gòu)安全性增強(qiáng)以及綜合成本降低等方面所產(chǎn)生的好處，缺乏深刻理解。二是鋼企、船企和設(shè)計院所等上下游單位缺乏常態(tài)化的溝通、交流，導(dǎo)致各單位之間缺乏了解。這就造成兩方面的結(jié)果：船舶設(shè)計和建造單位對國內(nèi)的鋼板生產(chǎn)水平不了解，擔(dān)心如果選用國產(chǎn)高性能鋼材，會給供貨和船舶建造質(zhì)量帶來影響，于是不得不選用常規(guī)鋼種；鋼企在進(jìn)行高性能鋼新品開發(fā)時，未能從行業(yè)和客戶的實際需求出發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)品的適用性不強(qiáng)，增加了應(yīng)用的難度。

    上述兩點中，第二點是根本原因。由于缺乏常態(tài)化的有效溝通，國內(nèi)船企和船舶設(shè)計院未能充分了解我國鋼企在高性能船用鋼材等高端鋼鐵產(chǎn)品方面的生產(chǎn)能力。
    張宇說，其實，在2008年之后，特別是2010年以來，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)開始改變以往“以量取勝”的經(jīng)營策略，轉(zhuǎn)向“以質(zhì)取勝”。這些企業(yè)在進(jìn)行全面技術(shù)升級改造的同時，還大力加強(qiáng)自身研發(fā)力量，重金聘請高端技術(shù)人才充實研發(fā)隊伍，吸引了不少有國外留學(xué)背景的專業(yè)技術(shù)人才。如今，這些鋼鐵企業(yè)已今非昔比，設(shè)備達(dá)到世界一流水平，產(chǎn)品研發(fā)能力大幅提升，以前不能生產(chǎn)的高性能船用鋼材絕大部分已經(jīng)被陸續(xù)開發(fā)出來，并開始在一些造船企業(yè)扮演起進(jìn)口產(chǎn)品的“候補(bǔ)角色”。從實際使用效果來看，一些國產(chǎn)高性能船用鋼材的技術(shù)性能并不遜于同類進(jìn)口產(chǎn)品，而且價格要低40%左右。

    張宇認(rèn)為，要想在國內(nèi)造船行業(yè)全面推廣應(yīng)用國產(chǎn)高性能船用鋼材，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)、造船企業(yè)以及船舶設(shè)計單位之間就必須進(jìn)一步加強(qiáng)溝通，相互促進(jìn)，共同發(fā)展。
 

    對國內(nèi)鋼鐵企業(yè)來說，要主動和船企及設(shè)計單位聯(lián)系，及時了解相關(guān)用戶對高性能船用鋼材的需求信息，特別是船體或海洋平臺不同結(jié)構(gòu)部位對高性能船用鋼材技術(shù)性能的要求，對照國外最先進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)。產(chǎn)品研發(fā)出來后，鋼企要根據(jù)船企在切割、焊接等鋼材加工工序中可能面臨的問題，制訂詳細(xì)可行的鋼材加工工藝指導(dǎo)方案，幫助船企順利加工使用。另外，鋼企還要給船企及設(shè)計單位提供高性能船用鋼材產(chǎn)品使用效果評估等書面材料，比如，某些船型、某些部位在采用高強(qiáng)度船板之后，厚度能減少多少，生產(chǎn)效率能提高多少，整個造船周期能縮短多少，整個船體自重可減輕多少；一年下來，油耗能降低多少，經(jīng)濟(jì)效益能提高多少等。這樣一來，船企就有了推廣使用國產(chǎn)高性能船用鋼材的動力，船東也會更樂于訂購性價比更高的船舶。