鋼管在（zài）船舶與海（hǎi）洋工程中的應用

鋼（gāng）管在船舶（bó）與海洋工程中的應用

我國造船（chuán）業在國民經濟發展中占有（yǒu）極其重要的位置。曾有人研究過，在116個行業中，造船業的產品涉（shè）及了97個行業，占87%。諸（zhū）如冶金、材料、機械、微電子、電氣、化工、五金（jīn）、輕（qīng）紡、裝潢等，拉動成千上萬家企業的發展。據相關資料顯示，造船（chuán）業中（zhōng）每建造1載重噸，可解決上（shàng）遊3000個勞動崗（gǎng）位。造（zào）船業（yè）凝聚了人們的睿智與辛勤（qín）勞（láo）動，是（shì）國家綜合國力的象征。特別是大型船舶和（hé）新型海洋工程的自主研製，更是衡量一個國（guó）家能否躋（jī）身於（yú）世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應用情（qíng）況
　　鋼管在海洋工程（chéng）中的（de）應（yīng）用十分普遍（biàn）。船舶與海（hǎi）洋工程兩大體係（xì）中大致需求三種類型的鋼（gāng）管：常規係（xì）統中的（de）鋼（gāng）管、構造中用（yòng）的鋼管和特殊用途的鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船舶與海洋工程，既有常規係統，又有專（zhuān）用係統。
　　船舶使用壽命一般為20年。常規係統甚多，主要有艙底水、壓載、疏排（pái）水、生活汙水、空氣、測量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰（duò）氣、加熱、洗艙、泡（pào）沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測（cè）、閥門遙控等係統，特種（zhǒng）船舶還包（bāo）括運輸液化石油（yóu）氣(LPG)、液化（huà）天然氣(LNG)等專（zhuān）用係統。海洋工程的使（shǐ）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（yǒu）特殊的鑽采設備係統、原油（yóu）/液（yè）化石（shí）油氣/液（yè）化天然氣處理的流程係統、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（hào）量達450萬噸，約（yuē）44萬根，其標準是GB、YB、CB，其（qí）中70%的鋼管之間用法蘭連接。僅（jǐn）一艘30萬噸級的超大（dà）型油船（chuán）管材用量可達數十公（gōng）裏，僅鋼管用量(包括不鏽鋼管)就有1500噸左右，當然相對於4萬噸的船體結構用量還是有限的。另外，考（kǎo）慮到同一種船舶，要建造多艘，還有許多其他船舶，這（zhè）樣累計用（yòng）量也就（jiù）不少。而一艘30萬噸級超大型FPSO管材數量超（chāo）過3萬根，長度超過90公裏，是同噸位級別（bié）的2～3倍。因此，造船業也就成為鋼（gāng）管市場的一個大用戶。
　　2.構造中的（de）鋼管（guǎn）
　　海洋工程（chéng）中鋼（gāng）管的應用，除了上述常規係統與專用係（xì）統外，許多構造大量采用鋼管，如導管架、水下鋼樁、隔水套管、係泊支架、直升機平台、火炬塔架等。這類鋼管的規格（gé）多、材質高，有同徑、異徑，不同壁厚，還有大量的Y、K、T型的管（guǎn）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（yī）般（bān）都（dōu）是用鋼板卷製而成。它們的材質為（wéi）E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼（gāng）管的標準已不（bú）是用YB、CB，而（ér）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(CPSC)製定（dìng）的《結構鋼管製造規範》SY/T10002—2000。由於我國沒有專門企業，所以通常都是由建造單位購置鋼板後自行加工成型。
　　3.特（tè）殊用途（tú）的（de）鋼管
　　特殊用途（tú）的鋼管是指特定工作環境和工作（zuò）介（jiè）質下使用的特種（zhǒng）鋼管。
　　海底輸油管就（jiù）是典型特（tè）種鋼管，需求（qiú）量較大，有強度高（gāo）、公差小、抗腐蝕性好等特點。目（mù）前，我國（guó）海底輸油管（guǎn）生產還隻是處於起步階段，原（yuán）因在（zài）於焊接材料（liào）、抗腐蝕性能或規格（gé）少(管徑與（yǔ）壁厚)、價格（gé）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（wéi）保護（hù）管是很不經濟的，而且海上鋪管作業前，先要進行內外管（guǎn）焊接，大大地（dì）降低了鋪管效率，造成安裝費用成倍增加。進入21世紀後，人們推出了一種混凝土配重鋼管（guǎn）。它的結（jié）構是(由裏到外)：鋼（gāng）管、環氧粉末(FBE)防腐層、聚氨酯保溫層、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋混凝土配重層（céng）(內部配（pèi）置鋼絲網)。這一類特種鋼管，我國曾從國（guó）外進口，如渤海的蓬萊19—3油田一期工程，采用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產（chǎn）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鋼管（guǎn）的生產線，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）底管線可降低成本50萬～100萬元，大（dà）大降低了海上油田的開發成本，使一批邊際油田（tián）得以經濟有效地開發。
　　鋼管材料的（de）要求（qiú）
　　海（hǎi）洋工程鋼管設計與選用，都是按船級社的海洋工程鋼結構規範，並參照API(美國石油學會)、AISC(美（měi）國（guó）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（guó）焊（hàn）接協會)、NACE(國家防腐工程師協會)的規範和準則。對海洋工程鋼管材料的要求，實（shí）質上是對鋼板本身的要求，有低碳鋼、高強度（dù）鋼、超高強度鋼、不鏽鋼四大（dà）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高。在（zài）海洋工（gōng）程上屬於（yú）特殊區域的鋼管，其所有的焊縫要求100%超（chāo）聲（shēng）波探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷(MT-Magnetictesting)。列入主要（yào）結構的鋼管，在縱向焊縫兩（liǎng）端300mm的範圍內要求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作屬於海洋工程中重（chóng）要內容。國外有專門的管節點工廠，而國內都是建造單位自己解決。例如，載重量52000噸“渤海友誼”號浮（fú）式生產儲油裝置(FPSO，中國（guó）十大名船之一)的特殊（shū）軟剛臂（bì）(YOKE)係泊係統中的YOKE與支撐支架、火炬塔架、直（zhí）升機平台支（zhī）架（jià）等有221個管節點，要滿足AISC、AWS的要求。管路長（zhǎng）59公裏(其中遙控液壓管28公裏，遙控閥119隻（zhī），油艙甲板48路（lù）)。船廠為了保證（zhèng）建造質量，從（cóng）千餘名焊工中挑選數十名優秀焊工，最後15名取得船級（jí）社的6GR資（zī）格。海洋工程（chéng）中為了防止係統中油氣泄漏，鋼管不采用法蘭連接，而采用氬弧焊對接。船廠又需專門培養（yǎng）三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關係密切
　　我國造船產（chǎn）量自1995年以來已僅次於（yú）日本、韓國，躍居世界第三。進入21世紀以來，我國（guó）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年是我國爭取進入（rù）世界（jiè）造船強國的一年。據國家海洋局（jú）2009年發（fā）布的《中國海洋發展報告》，我國的海洋（yáng）勘探處在早（zǎo）期階段，主要（yào）分布在渤海、東南盆（pén）地（dì）、東海盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地、珠江口盆地。原油隻占儲量的17.6%，天然氣隻占儲量的11.9%，所以（yǐ），我國造船業發展空（kōng）間極大。
　　造船業與冶金行業關係（xì）非常密切。缺失了鋼材，就沒有今天的造船業，充（chōng）其量停留在木質船時代（dài），更談不上開發海洋、利用海洋了。兩個（gè）行業存在著相互依賴、相互促（cù）進的關（guān）係。造船業利用冶金業提供的各種鋼材;冶（yě）金業根據造船業的需求，生產並研製特殊的（de）造船（chuán）用鋼。
　　從我國今天的造船與石油行業來看，鋼管材料（liào）問題值（zhí）得梳理和研究，進一步（bù）加強特種鋼（gāng）管的研究是必要的。現在“海洋工（gōng）程裝備”和“新材料（liào）”都已列入上海市高新技（jì）術產業九大領域之中，正式作為一個（gè）獨立（lì）產業，呈現在麵前。相信，特種鋼管的研究定能獲得政府部門的有力支持。