鋼管在船舶與海洋工程中的應用

鋼管（guǎn）在船舶與海洋工程中的應用

我國造船業在國民經濟發展中占有極其重要的位置。曾有（yǒu）人研究過，在（zài）116個（gè）行業中，造（zào）船業的產品涉及了97個行業，占（zhàn）87%。諸如冶金、材料、機械、微電子、電氣、化工、五金（jīn）、輕紡、裝潢（huáng）等（děng），拉（lā）動成千上萬家企（qǐ）業的發展。據相關資料顯示，造船業（yè）中每建造1載（zǎi）重噸，可解決上遊3000個勞動崗位。造船業凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力的象征。特別是大型船舶和新型海洋工程的自主（zhǔ）研製（zhì），更是衡量一個國家能否（fǒu）躋身於世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應用情況
　　鋼管在（zài）海洋工程中（zhōng）的應用十分普遍。船舶與海（hǎi）洋工程兩大體（tǐ）係中大（dà）致需求（qiú）三種類型的鋼（gāng）管（guǎn）：常規係統中的鋼（gāng）管、構造中用的鋼管和特殊用途的（de）鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船舶與海（hǎi）洋工程（chéng），既有常規（guī）係統，又有專用係統。
　　船舶使用壽命一般為20年。常規（guī）係統甚（shèn）多，主要有艙底水、壓載、疏排水、生活汙水、空氣、測量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透（tòu）氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測（cè）、閥門遙控等係統，特種船舶還（hái）包括運（yùn）輸液化石（shí）油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等專用係統。海洋工程的使用壽命長達30年，甚至更長。海洋工程中除常規係統之外，還（hái）有特（tè）殊的鑽采設備係統、原油/液化石油氣/液化天然（rán）氣處理的流程係（xì）統、特殊的係泊係統、火炬係統，等等。
　　曾有人統計過，船舶類的管材年消耗量達450萬噸（dūn），約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其中70%的鋼管之間用法蘭連接。僅一艘30萬噸級的超大（dà）型油船管材用量可達數十公裏，僅鋼管用（yòng）量（liàng）(包括不鏽鋼管)就有1500噸左右，當然相對於4萬噸（dūn）的船體結構（gòu）用量還是有限的。另外，考慮（lǜ）到同（tóng）一種船舶，要建造多艘，還有許多（duō）其他船舶，這樣累計用量（liàng）也就不少。而一艘30萬噸級超大型FPSO管材（cái）數量超過3萬根，長（zhǎng）度超過90公裏，是同噸位級別的2～3倍。因此，造船業也就成為鋼管（guǎn）市場的一個大（dà）用（yòng）戶。
　　2.構造中的鋼管
　　海洋工程（chéng）中鋼管（guǎn）的應用，除了上述常規係（xì）統與專用係統外，許多構造大量采用鋼管，如導（dǎo）管架、水（shuǐ）下鋼樁（zhuāng）、隔水套管、係（xì）泊支架（jià）、直升機平台、火炬塔架等。這類鋼管的規格多、材質高，有同徑（jìng）、異徑，不同壁厚，還有大量的Y、K、T型的（de）管節點。如導管架、鋼樁、井口隔水套等，多為（wéi）大直徑尺寸的鋼管，一般都是用鋼板卷製而成。它們的材質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管的標準已不是用（yòng）YB、CB，而（ér）主要是GB712-2000。鋼（gāng）管的製作是按我（wǒ）國石油工業標（biāo）準技（jì）術委員會(CPSC)製定的《結構鋼管製造規範》SY/T10002—2000。由（yóu）於我國沒有專門（mén）企業，所以通常都是（shì）由建造單位購置鋼板後自行（háng）加工成型（xíng）。
　　3.特殊用途的鋼管
　　特殊用途的（de）鋼管是指特定工作環境和（hé）工作介質下使用的（de）特種鋼（gāng）管。
　　海底輸油管就是典型（xíng）特種鋼（gāng）管，需求量較大，有強度高、公差（chà）小、抗腐蝕性好等特點。目前，我國海底輸油管生產還隻是處於起步（bù）階段，原因在於焊接材料、抗腐蝕性能或規格少(管徑與壁（bì）厚)、價（jià）格貴等方麵。
　　我國海上的原油，都需要保溫輸送。以往采用雙層鋼管保溫結構，安全可靠。但用鋼管作為保護管是（shì）很不經濟的，而且海上鋪管（guǎn）作業前，先要進行內外管焊接，大大地降低了鋪管效率，造成安裝費用成倍增加。進入（rù）21世紀後，人們推出了一種混凝土（tǔ）配（pèi）重鋼管。它的結構是(由裏到外)：鋼管、環氧粉末(FBE)防腐層、聚氨酯保溫層（céng）、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋（jīn）混凝土配（pèi）重層(內部配置鋼絲網)。這一類特種鋼管，我國曾從國外進口，如渤海的蓬萊19—3油田一期工程，采用馬來西亞（yà）BREDEROPRICE公司的產品。我國經（jīng）過研究（jiū）與試驗，2002年在塘沽建成國內第一條（tiáo）混凝土配重鋼管的（de）生產線，已為海上多個油田提供了數千公裏的管道產品。據悉，采用這種鋼管，每公裏海（hǎi）底管（guǎn）線（xiàn）可降低成（chéng）本50萬～100萬元，大大降低了海上油田（tián）的開（kāi）發成本，使一批邊（biān）際油田（tián）得以經濟有效地開發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程鋼管設（shè）計與選用，都（dōu）是按船級社（shè）的海洋工程（chéng）鋼結構規範（fàn），並參（cān）照API(美國石油學會)、AISC(美國鋼結構學會)、ASTM(美國試驗和材料協會)、ANSI(美國國家標準學會)、ASTM(美國試（shì）驗和材料協會)、AWS(美國焊（hàn）接協會)、NACE(國（guó）家防腐工程師協會（huì）)的規範和準則。對海洋工程鋼管材（cái）料的要（yào）求，實質上是對鋼板本身的要求，有低碳（tàn）鋼、高強度鋼、超高（gāo）強度鋼、不鏽鋼四（sì）大類。在這裏提兩點：
　　(1)海洋工程進口設備極（jí）多。有時要求（qiú）英製的鋼管，鋼管製作質量要求特別高。在海洋工程上屬（shǔ）於（yú）特殊（shū）區域的鋼管，其所有的焊縫要求100%超（chāo）聲波（bō）探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷(MT-Magnetictesting)。列入主要結構的鋼管，在縱向（xiàng）焊縫兩端300mm的範圍內要求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作（zuò）屬於（yú）海洋工程中重（chóng）要內容。國外（wài）有專門的管節點工廠，而國內都是建造單（dān）位自己解決。例如，載重量52000噸“渤海（hǎi）友誼”號浮式（shì）生產儲油裝（zhuāng）置(FPSO，中國十（shí）大名船之一)的特殊軟剛臂(YOKE)係泊（bó）係統（tǒng）中的（de）YOKE與支撐（chēng）支架、火炬塔（tǎ）架、直（zhí）升機平台支架等有221個（gè）管節點（diǎn），要（yào）滿足（zú）AISC、AWS的要求。管路長59公裏(其（qí）中遙控液壓管28公裏（lǐ），遙控閥119隻，油艙甲板48路)。船廠為了保證建造質量，從千（qiān）餘（yú）名焊工中挑選數十名優秀焊工，最（zuì）後15名取得船級社的（de）6GR資格。海洋工程中為（wéi）了防止係統中油氣泄漏，鋼管不采（cǎi）用法蘭連接，而采（cǎi）用氬弧焊對接。船廠又需專門培（péi）養三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關（guān）係密切
　　我國（guó）造船產量自1995年以來已僅次於日本、韓國（guó），躍居世界第（dì）三。進（jìn）入21世（shì）紀以（yǐ）來，我國造船業迅速發展，完工量（liàng）與接單量（liàng）已處（chù）在世界領（lǐng）先的地位。2010年是我國爭取進入世界造船強國的一年。據（jù）國家海洋局2009年發布的《中國（guó）海洋發展報告》，我國的海洋勘探處在早期階段，主要分布在渤海、東南盆地（dì）、東海盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地、珠江（jiāng）口盆地。原油隻占儲量的17.6%，天然氣隻占儲量的11.9%，所以，我國（guó）造船業發展空間極大。
　　造船業與（yǔ）冶金行業關係非（fēi）常密切（qiē）。缺（quē）失了鋼材，就沒有今天的造（zào）船業（yè），充其量停留在木質船時代，更（gèng）談不上開發海洋、利用海（hǎi）洋了。兩個（gè）行業存（cún）在著相互（hù）依賴、相互促（cù）進的關係。造船業利用冶金業提供的各（gè）種鋼材;冶金業根據造船業的需求，生產並研製特殊的造船用鋼。
　　從我國今天的造船與石油行業來看，鋼管材料問題值得梳理（lǐ）和研究，進一步加（jiā）強特種鋼管的研究（jiū）是必要的（de）。現在“海洋工程裝備”和“新（xīn）材料（liào）”都已（yǐ）列入上海市高新技術（shù）產業九大領（lǐng）域之中，正式作為一個獨立產業，呈現在麵前。相信，特種（zhǒng）鋼管的研（yán）究定能獲得（dé）政府部門的有力（lì）支持。