鋼管在船舶與海洋工程中的應用

鋼管在船舶與海洋工程中的應用

我國造船業在（zài）國民經濟發展中占有極其重要的位置（zhì）。曾有人研究過，在116個行業中，造船（chuán）業的產（chǎn）品涉及了97個行業，占87%。諸如冶金、材（cái）料、機械、微電子、電氣、化工、五金、輕紡（fǎng）、裝潢等，拉動（dòng）成（chéng）千上萬家企業的發展。據相關資料（liào）顯示，造船（chuán）業中每建造1載重噸，可解（jiě）決上遊3000個勞動崗位。造船業（yè）凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力的象征（zhēng）。特別是大型船（chuán）舶和新型海洋工程的自（zì）主研製，更是（shì）衡量一個國家能否（fǒu）躋（jī）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（chéng）中的應用十分普遍。船舶與海（hǎi）洋工程兩大體係中大致需求三種類型的鋼管：常規係統中的鋼（gāng）管（guǎn）、構造中用的鋼管和特（tè）殊（shū）用途的鋼管。
　　1.常規係統中（zhōng）的鋼管
　　不同的船舶（bó）與海洋工程，既有常規係（xì）統，又有專用係統。
　　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、疏排水、生（shēng）活汙水、空氣（qì）、測量、注入、生（shēng）活用水、消防、貨油（yóu）、掃艙（cāng）、透氣（qì）、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥門遙控等係（xì）統，特種船舶還包括運輸液化石油（yóu）氣(LPG)、液化天然氣（qì）(LNG)等專（zhuān）用係統。海洋工（gōng）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，還有特殊的鑽（zuàn）采設（shè）備係統（tǒng）、原油/液（yè）化石油氣/液化天然氣（qì）處理的流程（chéng）係（xì）統、特殊的係泊係統、火炬係（xì）統，等等。
　　曾有人統計過，船舶類的管材年消耗量達450萬噸，約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其中70%的鋼管之（zhī）間用法蘭連接。僅一艘（sōu）30萬噸（dūn）級的超大型油船管材用量可達（dá）數十公裏，僅鋼管用（yòng）量(包（bāo）括不鏽（xiù）鋼（gāng）管)就有1500噸左右（yòu），當然相對於4萬噸的船體結（jié）構用量還是有限的。另外，考慮到同一種（zhǒng）船舶，要建造多艘（sōu），還有許多（duō）其他船（chuán）舶（bó），這（zhè）樣累計用量也就不少。而一（yī）艘30萬噸（dūn）級超大型FPSO管材數量超過3萬（wàn）根，長度超（chāo）過90公裏，是（shì）同噸位級（jí）別的2～3倍（bèi）。因此，造船業（yè）也就成為鋼管市場的一個（gè）大用戶。
　　2.構造中的鋼管
　　海洋工程中鋼管的應用，除（chú）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（rú）導管架、水下鋼樁、隔水（shuǐ）套管、係泊支架、直升機平台、火炬塔架（jià）等。這類鋼管的（de）規格多（duō）、材質高，有同徑、異徑，不同壁厚（hòu），還（hái）有大（dà）量（liàng）的Y、K、T型的管節點。如導管架、鋼樁、井口隔（gé）水套（tào）等，多（duō）為大直徑尺寸（cùn）的鋼管，一般（bān）都是用鋼（gāng）板卷製而成。它們的材（cái）質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管的標（biāo）準已不是用YB、CB，而主要是（shì）GB712-2000。鋼管的製作是按我國石油（yóu）工（gōng）業標準技術委員會(CPSC)製定的《結構鋼管（guǎn）製造（zào）規範》SY/T10002—2000。由於我國沒有（yǒu）專門企業，所以通常都是由建造單位（wèi）購置鋼板後自行加工（gōng）成型。
　　3.特（tè）殊用途的鋼管
　　特殊用途的鋼管是指特定工作環境和工（gōng）作介質下使用的特種鋼管。
　　海底輸油（yóu）管就是典型特種鋼管，需求量較（jiào）大，有強度高、公（gōng）差小、抗腐蝕性好等特點（diǎn）。目前，我國海底輸油（yóu）管生產還隻是處於起（qǐ）步階段，原因在於焊接（jiē）材料、抗腐蝕性能或規格少(管徑與壁厚)、價格貴等方麵。
　　我國海上的原油，都需要保溫輸送。以往（wǎng）采用雙層鋼管保（bǎo）溫結構，安全可靠。但（dàn）用（yòng）鋼管作為保護管是很不經濟的（de），而且海上鋪管作業前，先（xiān）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21世紀後，人們推（tuī）出了（le）一種混凝土配重鋼（gāng）管。它的結構是(由裏到外)：鋼管、環氧粉（fěn）末(FBE)防腐層、聚氨酯保溫層、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋（jīn）混凝土配重層(內部配置鋼絲網)。這一類特種鋼管，我國曾從國外進口，如渤（bó）海的蓬萊19—3油田一期工程，采用馬來（lái）西亞BREDEROPRICE公司的產品（pǐn）。我國經過研究與試驗，2002年在塘沽建成國內第（dì）一條混凝土配重鋼管的生產線，已（yǐ）為海上多個油田提供了數千公裏的（de）管（guǎn）道產品。據悉，采用這種鋼管，每公裏海底管線可降低（dī）成（chéng）本50萬（wàn）～100萬元，大大（dà）降低了海上油（yóu）田的開發成本，使一批邊際油田得以經濟有效地開（kāi）發（fā）。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程鋼管設計與選用，都是按（àn）船級社的海洋工程鋼結構（gòu）規範，並（bìng）參照API(美國石油學會)、AISC(美（měi）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（huì）)、ASTM(美國試驗（yàn）和材（cái）料協會)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國家防腐工程師（shī）協會)的規範和準則。對海洋工程（chéng）鋼管材料（liào）的要求，實質上是對鋼板本身的要求，有低碳鋼、高強度鋼（gāng）、超高強度鋼、不鏽鋼四大類。在這裏提兩點：
　　(1)海洋工程進口設備極多（duō）。有時要求英製的鋼管，鋼管製作質量要求特別高。在海洋工程上屬於特殊區域的鋼管，其所有的（de）焊縫（féng）要求100%超聲波探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷(MT-Magnetictesting)。列入主要結構的鋼管，在縱向（xiàng）焊縫（féng）兩端300mm的範圍內（nèi）要求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作屬於海洋工程中重要內容（róng）。國外有專門的管節點工廠，而（ér）國內都是建（jiàn）造單位（wèi）自己解決。例如，載（zǎi）重量52000噸“渤海友誼”號浮（fú）式生產儲（chǔ）油裝置(FPSO，中國十大名船之一)的特殊軟剛臂(YOKE)係泊係統中的YOKE與支撐支架、火（huǒ）炬塔架、直升機平台支架（jià）等有221個（gè）管節點，要滿足AISC、AWS的要求。管路長59公裏(其（qí）中遙控液壓（yā）管（guǎn）28公裏，遙控閥119隻，油艙甲板48路)。船廠為了保證建造質量，從（cóng）千（qiān）餘名焊工中挑選數十名優秀焊（hàn）工（gōng），最後15名取得船級社的6GR資格。海洋工程中為了防（fáng）止（zhǐ）係統（tǒng）中（zhōng）油氣泄漏，鋼管不采用法蘭連接（jiē），而采用（yòng）氬弧焊對接。船廠又需專門（mén）培（péi）養三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關係密切
　　我國造船產量自1995年以來已僅次於日本、韓（hán）國，躍（yuè）居（jū）世（shì）界第三。進入21世紀以來，我國造船業迅速發展，完（wán）工量與（yǔ）接單量已處在世（shì）界領（lǐng）先的地位。2010年是我國爭取進入世（shì）界造船強國的一（yī）年。據國家（jiā）海洋局2009年發布的《中國海洋發展報（bào）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、東海盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地（dì）、珠江口盆地。原油隻占儲量的（de）17.6%，天然氣隻占儲量的11.9%，所以，我國造船業發展空間極大。
　　造船業與冶金行（háng）業關係非常密（mì）切。缺（quē）失了鋼材，就沒有今（jīn）天（tiān）的造船業，充其量停留在木（mù）質（zhì）船時（shí）代，更談不上（shàng）開發海洋、利用海洋了。兩個行（háng）業（yè）存在（zài）著相互依（yī）賴、相互促進的關係。造船（chuán）業利用冶金（jīn）業提供的各（gè）種鋼材;冶金業根據造船（chuán）業的（de）需求，生產並研製特殊的造船用鋼。
　　從我國今（jīn）天的造船與石（shí）油行業來看（kàn），鋼管材料問題值（zhí）得（dé）梳理和研究，進一步加強特種鋼管（guǎn）的研（yán）究是必要的。現在“海洋工程裝備”和“新材料”都已列入上海（hǎi）市高新技術產業九大領域之中，正式作為一個獨立產業，呈現在麵前。相（xiàng）信，特種鋼管的研究（jiū）定能獲得（dé）政府部門的有力支持。