海上平臺用于開采和加工處理海底的油氣資源，它們相當于一個海上化工廠。海上平臺配備有包括發電、海水淡化、生活設施等在內的全套自給自足的裝備，而且所有設備體積要盡量地壓縮，占用最小的空間。為了縮小支撐和錨固裝置的尺寸，還要最大程度地減輕平臺的重量。除油氣開采加工設備外，平臺上還需要數英里長的管道來輸送油氣。管道通過法蘭連接，需要使用大量的螺栓，而過去用的是熱浸鍍鋅鋼的螺栓。

石油平臺的選材

挪威石油公司Statoil正在開發挪威大陸架的Johan Sverdrup油田。它是該地區近年來發現的最大油田之一，到2022年二期工程全面完工，該油田將成為北海最大的產油基地。油田預期壽命為50年，較長的預期壽命以及對平臺提出的輕便緊湊這一要求，為平臺構件、設備和管道的選材提出了高標準。

Johan Sverdrub石油平臺計劃2019年投產 © Statoil

該公司在北海其它油田的經驗表明，傳統螺栓的腐蝕現象很嚴重，熱浸鍍鋅鋼緊固件的使用壽命有限。鍍鋅保護層的壽命一般是8-10年，超過這個時間，鋼緊固件本身即發生腐蝕。所以，這類緊固件在海洋環境下的總壽命只有15年。而只有完好無損的緊固件才能保證海上平臺龐大復雜的管道系統安全可靠地運行，并確保海洋保證環境的安全，緊固件的重要性是毋庸置疑的。

在惡劣的海洋環境下，平臺上的熱浸鍍鋅螺栓腐蝕嚴重 © Statoil

由于緊固件的極端重要性，以及老舊海上平臺的有效壽命隨著技術進步和石油開采水平的提高而延長，成千上萬的緊固件到了使用壽命時必須被更換。

更換任務十分繁重，投資巨大而且影響平臺的正常運行。為了避免未來再發生類似的問題，Statoil公司將舊平臺上的熱浸鍍鋅螺栓全部更換成超級雙相不銹鋼螺栓。

Johan Sverdrup項目的設計壽命是50年，從開始就指定采用雙相不銹鋼。所選用的經濟型雙相不銹鋼用于各種結構部件如電纜橋架、管道支撐裝置及其它非高溫環境中的二級構件。其優點是壽命長、維護少和重量輕。輕量化是控制平臺建造成本的關鍵，平臺上部越重，對起重船的起重能力要求越高，使平臺的建造成本大幅增加。反之，減輕上部重量，下面支撐結構可以更小更輕，建造成本也會降低。

Johan Sverdrup平臺導管架安裝中  © Jan Arne Wold/Statoil

標準2205雙相不銹鋼用于冷凝管和油氣管，超級雙相合金用于沉箱、海水管道和臍管。這個項目用到多種規格的雙相不銹鋼管，直徑從50mm-500mm不等。連接法蘭接頭的超級雙相鋼緊固件直徑為12-36mm。

不同規格的超級雙相鋼螺栓螺母  © Bumax

超級雙相不銹鋼

超級雙相合金強度高，對多種不同形式的腐蝕有非常好的耐蝕性。超級雙相不銹鋼優異的耐腐蝕性很大程度要歸功于其所含有的3.5%的鉬。因此，超級雙相不銹鋼適合用于海水環境、氯化物含量高的液體和酸性化學品加工。它們正越來越多地用于油氣、海水淡化、發電、海洋工程及其它腐蝕環境。

雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的屈服強度是固溶退火奧氏體不銹鋼304或316的2倍，比海上平臺常用的經加工硬化處理的304和316的強度要高。并且它們在-80℃的溫度下具有良好的延展性和韌性，是北冰洋或北極極地應用重點考慮的材料。

超越油田走向未來

超級雙相不銹鋼緊固件除了用于油氣田外，最近還用于能源項目如海上風力發電。位于北海的Greater Gabbaard風力發電場，距英格蘭海岸23公里，140個海上風力渦輪機全部采用UNS S32760超級雙相不銹鋼緊固件。同樣位于北海的Humber Gateway風力發電場，使用了超過5萬個超級雙相不銹鋼螺栓來固定渦輪機部件。海上風力發電場運行過程中所遇到的問題與海上油田一樣：腐蝕性海洋環境，需要通過高強度合金減輕重量、使效率最大化和防范環境災害。

 超級雙相鋼螺栓也用于海上風力渦輪機 © West Special Fasteners

海上技術正在不斷發展，以更高的效率、更好的安全性和更加環保的方式滿足世界的能源需求。與此同時，各種類型的雙相不銹鋼已經成為設計決策中越來越重要的因素。雙相不銹鋼對多種腐蝕均具有優異的耐腐蝕性能、強度高、延展性和韌性良好。因此，它們使用壽命長而所需維護極少，可實現輕量化，高性價比的設計，從投資回報看，不僅可收回較高的初始投資，還獲得超額回報。雙相不銹鋼含鉬，鉬元素賦予了材料獨特的性能，使這些高端不銹鋼材料廣受青睞。

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