鋼管在船舶與海洋工程中的應（yīng）用

鋼管在船舶與海洋工程中的應用

我國造船業在（zài）國民經濟發展中占有極其重要的位置。曾有人研究過，在116個行業中，造船業的產品涉及了97個（gè）行業，占87%。諸如冶金、材料、機械、微（wēi）電子、電氣、化工、五金（jīn）、輕紡、裝潢等（děng），拉動成千上萬家企業的發展。據相關資料顯示，造船業（yè）中每建造1載重噸，可解決上遊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（zōng）合國力的象（xiàng）征。特（tè）別是大型船舶和新型海（hǎi）洋工（gōng）程的自主研製，更是衡量一個國家能否躋身於世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管（guǎn）應用情況
　　鋼管在（zài）海洋工程（chéng）中的應用（yòng）十分（fèn）普遍。船舶與海洋工程兩大體係（xì）中大致需求三種類型的鋼管：常規係統中的鋼管、構造中用的（de）鋼管和特殊用途的（de）鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船（chuán）舶與海（hǎi）洋工程，既有常規係統，又（yòu）有專用係統。
　　船舶使用壽命一般為20年。常規係統甚多，主（zhǔ）要有艙底水、壓載、疏排水、生活汙水、空氣、測量、注入、生（shēng）活用（yòng）水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰氣、加熱、洗艙（cāng）、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥門遙控等係統，特種船舶（bó）還（hái）包括（kuò）運輸液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等專用係統。海洋（yáng）工程的使用壽（shòu）命長達30年，甚至更長。海洋（yáng）工程中除常規係統之外，還有特殊的鑽采設備係統、原油/液化石油氣/液化天然氣處理的（de）流程（chéng）係統、特（tè）殊的係泊（bó）係（xì）統、火炬係統，等等。
　　曾有人統計過，船（chuán）舶類的管材年消耗（hào）量達450萬噸，約44萬根，其標準（zhǔn）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裏（lǐ），僅鋼管用量(包括（kuò）不鏽鋼管（guǎn）)就（jiù）有（yǒu）1500噸（dūn）左右，當然相對於4萬（wàn）噸的船體結構（gòu）用量還是有限的（de）。另外，考慮到同一種船舶，要建造多艘，還有許多其他船舶，這樣（yàng）累計用量也就不少。而一艘30萬噸級超大（dà）型FPSO管材數量超過3萬根，長度超過90公裏，是同噸位級（jí）別的（de）2～3倍。因此（cǐ），造船業也就成為鋼管市場的一個大（dà）用戶。
　　2.構造中的鋼管
　　海洋工（gōng）程中鋼（gāng）管的應用（yòng），除了上述常規係統與專用係統外，許多構造（zào）大量采用鋼管，如導管架（jià）、水下鋼樁、隔水套管、係泊支架、直升（shēng）機平台、火炬塔（tǎ）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（jiē）點。如導管架、鋼樁、井口隔水套等，多為大直徑尺寸的（de）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（zhǔn）已不（bú）是用YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作是按我國石（shí）油工業標（biāo）準技術委員會(CPSC)製定的《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（dān）位購置鋼板後自行加工成型。
　　3.特殊用途的鋼管（guǎn）
　　特殊用途（tú）的鋼管是指特（tè）定工作環境和（hé）工作介質下使用的特種鋼管（guǎn）。
　　海底輸油管就是（shì）典型特（tè）種鋼管，需求量較大，有強度高、公差小、抗腐蝕性好等特點。目前，我國海底輸油管（guǎn）生產還隻是處（chù）於起步階段，原因（yīn）在於焊（hàn）接材料、抗（kàng）腐蝕性能（néng）或規格少(管徑與（yǔ）壁厚)、價格貴等方麵。
　　我國海上的原油，都需要保溫輸送。以往采（cǎi）用雙層鋼管保溫結構，安全可靠。但用（yòng）鋼管作為保護管是很（hěn）不經濟的，而且海上鋪管作業（yè）前，先要進行（háng）內外管焊（hàn）接，大（dà）大地降低了鋪管效（xiào）率，造成安裝費用成倍增加。進（jìn）入21世紀後，人們推出了一種混（hún）凝土配重鋼管。它的結構是(由裏到外)：鋼管、環氧粉末(FBE)防腐層、聚（jù）氨（ān）酯保（bǎo）溫層、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋混凝土配重層(內部配（pèi）置鋼絲網)。這一類（lèi）特種鋼管，我國曾（céng）從國外進口，如渤海的蓬萊19—3油田一期工程，采用（yòng）馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我國經（jīng）過研究與試驗，2002年在塘沽建成（chéng）國內第一條混凝土配重鋼管的生產線，已為海上多個油（yóu）田提供了（le）數千公裏的管道產品。據悉，采用這種鋼管，每（měi）公裏海底管線可降低成本50萬～100萬元（yuán），大大（dà）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（kāi）發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程鋼管設（shè）計與（yǔ）選用（yòng），都是按船級社的（de）海洋工程鋼結構規範，並（bìng）參照API(美國石油學會)、AISC(美國鋼結構學會)、ASTM(美國試驗和材料協（xié）會)、ANSI(美國國（guó）家標準學會)、ASTM(美國試驗和材料協會（huì）)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國家防（fáng）腐工程師協會)的規（guī）範和（hé）準則。對海洋工程鋼（gāng）管材料的要求，實質上是（shì）對鋼板本身的要求，有低碳鋼（gāng）、高強（qiáng）度鋼、超高強度鋼、不鏽（xiù）鋼（gāng）四大類。在這裏提兩（liǎng）點：
　　(1)海（hǎi）洋工程進口（kǒu）設備極多。有時要求英製的鋼管，鋼管製作質量要求特（tè）別高。在（zài）海洋工程上屬於特殊區域的（de）鋼管，其所有的焊縫要求100%超聲波探（tàn）傷(UT-Ultrasonictesting)和磁（cí）性探傷(MT-Magnetictesting)。列（liè）入主要結構的鋼（gāng）管，在縱向焊縫兩端300mm的範圍內要求100%UT和（hé）MT。
　　(2)管（guǎn）節點的製作屬於海洋工程中重要內容。國外有專門的管節點工廠，而國內（nèi）都是建造（zào）單（dān）位自己解決。例如，載重量52000噸“渤海友誼”號浮式生（shēng）產儲油（yóu）裝置(FPSO，中國十大名船之一)的（de）特殊軟剛臂(YOKE)係泊係統中的YOKE與支撐（chēng）支架、火炬塔架、直升機平台（tái）支架等有221個管節（jiē）點（diǎn），要滿足AISC、AWS的要求。管路長59公裏(其中遙控液壓管28公裏，遙控閥119隻（zhī），油艙甲（jiǎ）板48路)。船廠為了保證建造質（zhì）量（liàng），從千餘名焊工中挑選數（shù）十名優秀（xiù）焊（hàn）工，最後15名取得船（chuán）級社的6GR資格。海洋工（gōng）程中為了防止係統中油氣泄漏，鋼管不采（cǎi）用法蘭連接，而采用氬弧焊對接（jiē）。船廠（chǎng）又需專門培養（yǎng）三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關係密切（qiē）
　　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（jìn）入21世紀以來，我國造船業迅速發展（zhǎn），完工量（liàng）與接單量已處在世界（jiè）領先的地位。2010年是我國（guó）爭取進入世界造船強國的一年。據國家海洋（yáng）局2009年發布的《中國海洋發展報（bào）告》，我國的海洋勘（kān）探（tàn）處在早（zǎo）期階段，主要分布在渤（bó）海、東南盆地、東海盆地、鶯歌海盆地（dì）、北部灣（wān）盆地、珠江（jiāng）口盆地。原油隻占儲量（liàng）的17.6%，天然氣隻占儲（chǔ）量的11.9%，所以，我國造船業發展（zhǎn）空間極大。
　　造船業與冶金行業關係非常密切。缺失了鋼材，就（jiù）沒有今天的造船業，充其量停留在木（mù）質船時代，更談不上開發海洋、利用海（hǎi）洋了。兩個行業存在著相互（hù）依賴、相互促進的關係。造船業利用冶金業提供的各種鋼材;冶金業根據造船業的需求，生產（chǎn）並研製特殊的造船（chuán）用鋼。
　　從我（wǒ）國今天的造船與石油行業來看，鋼管材料問題值得梳（shū）理和研究，進一步加強特種鋼管（guǎn）的研究（jiū）是必要的。現在“海洋工程裝備”和“新材料”都已列入上海市（shì）高新技術產業九大領域之中，正式作為一個（gè）獨立產業，呈現在麵前。相信，特（tè）種鋼管的研（yán）究定能獲得政（zhèng）府部門（mén）的有力支（zhī）持。