鋼管在船舶與海（hǎi）洋工程中的應用

鋼管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（zhōng）占有極其重要的位置。曾有人研究過，在116個行業中，造船業的產品（pǐn）涉及了97個行業，占87%。諸如冶金、材料、機械、微（wēi）電子、電氣、化工、五金、輕紡、裝潢等，拉動成千上萬家企（qǐ）業的發展。據相關資料顯示，造船業中每建造1載重噸，可（kě）解決上遊3000個勞動崗位。造船業凝聚了人們的（de）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（xīn）型海洋工程的自主研（yán）製（zhì），更是衡量一個國家能否躋身於世界（jiè）海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應用情況
　　鋼管在海洋工程中的（de）應用十（shí）分普遍。船舶與海洋工程兩（liǎng）大體係中大致需求三（sān）種類型的鋼管：常規係統中的鋼（gāng）管、構造中用（yòng）的鋼管和特殊用途的鋼管（guǎn）。
　　1.常（cháng）規係（xì）統中的鋼管
　　不（bú）同的船舶與海洋工程，既有常規係統，又有專用係（xì）統。
　　船舶使用壽命一般（bān）為（wéi）20年。常規係統甚多，主要有艙底水、壓載、疏排水（shuǐ）、生活汙水、空氣、測量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發（fā）氣、液位遙測（cè）、閥門遙控等（děng）係統，特種船舶（bó）還（hái）包括（kuò）運輸液化石油氣(LPG)、液化天然（rán）氣（qì）(LNG)等專用係統。海洋（yáng）工程的使用壽命長達30年（nián），甚至更長。海洋工程中除（chú）常規係統之外（wài），還有特殊的鑽（zuàn）采設備（bèi）係（xì）統、原油/液化石油氣/液化天（tiān）然（rán）氣處理的流程係統、特殊（shū）的係泊係統、火（huǒ）炬係統，等等。
　　曾有人統計過，船舶類（lèi）的管（guǎn）材年消耗量達450萬噸，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30萬噸級的超大型油船管材用量可達數十公（gōng）裏（lǐ），僅鋼管用量(包括不鏽鋼管)就有1500噸左右（yòu），當然相對於（yú）4萬噸的船體結構用量還是有限的。另外，考（kǎo）慮到同（tóng）一種船舶，要建造多艘，還有許多其他船舶，這樣累計用量也就不少。而一（yī）艘30萬噸級超大型（xíng）FPSO管材數（shù）量超過3萬根，長度超過90公裏，是同噸位級（jí）別的2～3倍。因此，造船（chuán）業也就成為鋼管市（shì）場的一（yī）個大用戶。
　　2.構（gòu）造中的鋼管
　　海洋工程中（zhōng）鋼管的應用，除了（le）上述常規係統與專用係（xì）統外（wài），許多構造大量采用（yòng）鋼管，如導管架、水下鋼樁、隔水套（tào）管、係泊支架、直升機平台、火炬塔架等。這類鋼管的規格多、材質高，有同徑、異徑，不同壁厚，還有大量的Y、K、T型的管節點。如導管架、鋼樁、井口隔水套等，多為大（dà）直徑（jìng）尺寸的鋼管（guǎn），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（gāng）管（guǎn）的標準已（yǐ）不是（shì）用YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作是按我國石油工業標準技術委員會（huì）(CPSC)製定的《結構鋼管製造規範》SY/T10002—2000。由於我國沒有專門（mén）企業，所以通常都是由建造單位購置鋼板（bǎn）後自行（háng）加工（gōng）成型。
　　3.特殊用途的鋼管
　　特殊用途的鋼管是指特定工作環境和工作介質下使用的特種鋼管。
　　海底輸油管就是典型特種鋼管，需求量較大，有強度（dù）高、公差小、抗腐蝕性好等特點。目前，我國海底輸油（yóu）管生產（chǎn）還（hái）隻是處於起（qǐ）步階（jiē）段，原因在於焊（hàn）接材料、抗腐蝕性能或規格少(管徑與（yǔ）壁厚)、價格貴等（děng）方麵。
　　我國海上的原油，都需（xū）要保溫輸送。以（yǐ）往采（cǎi）用雙層鋼管保溫結構，安（ān）全可靠。但用鋼（gāng）管作為保護管是很不經濟的，而且海上鋪管作業前，先要進（jìn）行（háng）內外管（guǎn）焊（hàn）接，大大地（dì）降低了鋪管效率，造成安（ān）裝費用成倍增加。進入21世紀後，人們推出了一種混凝土配（pèi）重鋼管。它的結構是(由裏到外)：鋼管、環氧粉末(FBE)防（fáng）腐層、聚氨酯保溫層、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋混凝土配重層(內部配置鋼絲網)。這一類特（tè）種（zhǒng）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（cǎi）用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我國經過研究與試驗，2002年在塘沽建成國內第一條混凝土配重（chóng）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（zhè）種鋼管，每公裏海底管（guǎn）線可降（jiàng）低成本50萬（wàn）～100萬元，大（dà）大降低了海上油田的開發成本，使一批邊際油田得以經濟有效地開發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程（chéng）鋼管設計與選用，都是按（àn）船（chuán）級社的海洋工程鋼結構規範，並參照API(美國石油學會)、AISC(美國鋼（gāng）結（jié）構學會)、ASTM(美國試驗和材料協會)、ANSI(美國國家標準學會)、ASTM(美國試驗和材（cái）料協（xié）會)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國家防腐工（gōng）程師協會)的規範（fàn）和準則。對海洋工程鋼管材料的要求，實質上是對鋼（gāng）板（bǎn）本身的要求，有低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼、不鏽鋼（gāng）四大類。在這裏提兩點：
　　(1)海洋工程進口設備極多。有時要求英製的鋼管，鋼管製作質量要求特別（bié）高。在海洋工程上（shàng）屬於特殊區域的鋼管，其所（suǒ）有的焊縫要（yào）求100%超聲（shēng）波（bō）探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷(MT-Magnetictesting)。列入主要結構的鋼管，在縱向焊縫兩端300mm的範圍內要求100%UT和MT。
　　(2)管（guǎn）節（jiē）點（diǎn）的製作屬於海洋工程中重要內容。國外有專門（mén）的管節點工廠，而國內都是建造單位自己（jǐ）解（jiě）決。例如，載重量52000噸“渤海友誼”號浮式生產儲油裝置(FPSO，中國十大名（míng）船之一)的特（tè）殊（shū）軟剛臂(YOKE)係泊係統中的YOKE與支撐支架、火炬塔架、直升機平台（tái）支架等（děng）有221個管節點，要滿足（zú）AISC、AWS的要（yào）求。管路長59公裏(其中遙控液壓（yā）管（guǎn）28公裏，遙控閥119隻，油艙甲板48路)。船廠為了保證建（jiàn）造質（zhì）量，從千餘名焊工中（zhōng）挑選（xuǎn）數十名（míng）優秀焊（hàn）工，最後15名取得船（chuán）級社的6GR資格。海洋工程中為（wéi）了防止（zhǐ）係（xì）統中油氣泄漏，鋼管不采用法蘭連接（jiē），而（ér）采用氬弧（hú）焊對接。船廠又需專門培養三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業（yè）關係密切
　　我國造船產量自1995年以來已僅次於日本、韓國，躍居世界第三。進入21世紀以來，我國造船業迅速發展，完工量與接單量已處在世界領先的地位。2010年是（shì）我國爭取進入世界造船強國的一年。據國家海洋局2009年發布的《中國（guó）海洋發展報告》，我國的海洋勘探處在早（zǎo）期階段，主要分布在渤海、東南盆地、東海盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地、珠（zhū）江口盆地。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（zào）船業發展空間極大（dà）。
　　造船業與冶金行業關（guān）係非常密切。缺失了鋼材，就沒有今天（tiān）的造船業，充（chōng）其量停留在木質（zhì）船時代，更談不上開發海洋、利用海洋了。兩個行業存在著（zhe）相互依賴、相互促進（jìn）的關係。造船業利用冶金業提供的各種鋼材;冶金業根據造（zào）船業的需求，生產並研製特殊（shū）的造船用鋼。
　　從我國今天的造船與石油行業來看，鋼（gāng）管材料問題值得梳（shū）理和研究，進一步加強特種鋼管的研究是必（bì）要的。現在“海洋工程裝備”和“新材料”都已（yǐ）列入上海市高（gāo）新技術（shù）產業九大領域之中，正式作為一個獨立產業，呈現在麵前。相信，特種鋼管的（de）研究定能獲（huò）得政（zhèng）府部門（mén）的有力支持。