中钢风电钢板成功打造台湾离岸风电产业最坚实的材料后盾

【很角色时报吴冠贤/综合报导】政府为推动我国能源转型政策,积极发展离岸风电产业,离岸风机必须接合其下的塔架、水下基础及深入海床的基桩,才能屹立不摇地伫立在海洋中,故离岸风电是使用钢材占比最高的一项再生能源,依政府规划未来离岸风电区块开发至2035年将有15GW开发量,预估未来用钢需求量将达约160至170万吨。水下基础等离岸风机支撑结构不仅要在严苛的海洋环境中承受强风、波浪、潮流的极大作用力,也必须抵抗高盐分的海水腐蚀,其建造所需的钢材品质要求远超过陆上使用的结构用钢。为此,中钢成功开发及产制水下基础及风机塔架所需的风电钢板,包括S355ML、S420ML、S460ML等产品,实现风电设施国产化目标,支应风机组件运维所需的钢材,打造台湾离岸风电产业最坚实的材料后盾。

全球离岸风电已进入快速发展阶段,台湾海峡地理环境独特,风力资源丰沛,具有将风力转换成电力的极大潜能,加上政府能源转型政策明确,更全力扶植国内在地厂商投入离岸风电产业,让台湾拥有天时、地利、政通及人和的离岸风电发展条件。然而,台湾在气候方面温湿度较高,周围海域地质结构松软,也多受台风或地震影响,为适应天然环境特性,台湾离岸风场主要采用管架式(Jacket)水下基础来稳固风机设施,确保海上风机能运转20至30年。

目前水下基础使用钢板依规格区分为欧规EN、美规ASTM、日规JIS与挪威验船协会DNV等共十六项钢种,中钢秉持「产业升级,材料先行」的理念,将过往生产船用钢板产品之海洋用钢产制技术延伸,投入大量研发资源,成功开发产制S355ML、S420ML、S460ML等钢材,与国外进口的风电钢板相较,建立起「品质优、交期短、服务快」之优势竞争力,其中S460ML钢材可应用于远洋深海区域,即使在零下40℃的低温严峻环境下也具备超高韧性。

传统结构用钢的强度跟韧性易随着板厚增加而显著下降,离岸风机水下基础制造通常使用厚度50mm以上的钢板,为提升超厚钢板的强韧性,中钢在炼钢与轧钢制程中分别投入新技术研发及设备改造。首先,因磷和硫元素会影响钢料韧性,中钢研发出「电磁搅拌」及「铸道重压下」两项先进连续铸造技术,在炼钢制程中极力压低钢胚的磷、硫元素偏析。另外,中钢也于炼钢精炼时添加铌、钒、钛等晶粒细化元素,再搭配钢板工场增设的线上直接淬火设备,以及应用延伸式加速冷却技术,使得风电钢板在轧延温降过程中生成奈米级细小化合物,大幅提升风电钢板的强度及韧性。举中钢产制的S460ML产品为例,借由新技术开发及设备改造下,其钢材强度可达到60公斤级,韧性大于200焦耳,较过往的船用钢板相比,强度提升1.4倍,韧性提高1.2倍。此外,为加强水下基础防护海上强风与水气之高腐蚀性影响,延长风机使用寿命,风电钢板在炼钢时加入铜、镍等抗锈耐蚀合金,进一步强化钢材的耐候性。

中钢近年来以「高值化精致钢厂」与「发展绿能产业」为营运主轴,在离岸风电产业发展上不仅以「稳健」、「聚焦」的原则延伸钢铁本业核心能力,投入离岸风场开发及水下基础制造等新事业领域,也成功开发及产制风电钢板产品,稳定供应强韧性兼具的超厚钢板予水下基础业者,发挥钢铁产品更大的产业价值。展望未来,中钢将研发更优质的风电钢板外,也持续结合离岸风电供应链厂商,支援水下基础产制所需的銲接、制管、阴极防蚀等加工应用技术,为台湾离岸风电发展厚植产业能量,实践中钢「价值共创」愿景。

兴达海基公司产制的国产化水下基础,先由供应链厂商使用中钢风电钢板制成零组件,再由兴达海基公司组合完成结构体,让离岸风机得以屹立不摇地伫立于海洋中服役20至30年。(中钢提供)

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