鋼管在船舶與海洋工程中的應用

鋼管在船（chuán）舶與海洋工程中的（de）應用

我（wǒ）國造船業在國民經濟發（fā）展中占有極其（qí）重要的位置。曾有人研究過，在116個行（háng）業中，造船業的產（chǎn）品涉（shè）及了（le）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，拉動成千上萬家企業（yè）的發展。據相關資料（liào）顯示，造船業中每建造1載重噸，可解決上遊3000個勞動崗位。造船業凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力（lì）的象征。特別是大型船舶和新型海洋工程的自主研製，更是衡量一個國家能否躋身於世界（jiè）海（hǎi）洋大國的（de）標準。
　　海洋工（gōng）程中鋼管應用（yòng）情況
　　鋼管（guǎn）在海洋（yáng）工程（chéng）中的應（yīng）用（yòng）十（shí）分普遍（biàn）。船舶與海洋工程（chéng）兩大體係中（zhōng）大致需求三種類型的鋼管：常規係統中（zhōng）的鋼管（guǎn）、構造中用（yòng）的鋼（gāng）管和特殊用途的鋼管。
　　1.常規係統中的鋼（gāng）管
　　不（bú）同的船舶與海洋（yáng）工程，既有常規係統，又有專用係統（tǒng）。
　　船舶使用壽命一般為20年。常規係統甚多，主要（yào）有艙底（dǐ）水（shuǐ）、壓載（zǎi）、疏排水、生（shēng）活汙水、空氣、測量、注入、生（shēng）活用水、消防、貨油、掃艙（cāng）、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫（mò）滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥門遙控等係統，特種船舶還包括運輸液化石油氣(LPG)、液化（huà）天然氣(LNG)等專用係統。海洋工程的使用（yòng）壽命長達30年（nián），甚至更長。海洋工程中除常規係統之外，還有特殊的鑽采設備係（xì）統、原油/液化石油氣/液化天然氣（qì）處理（lǐ）的流程（chéng）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（xiāo）耗（hào）量達450萬噸，約（yuē）44萬根，其標準是（shì）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（chāo）大型（xíng）油（yóu）船管材用量（liàng）可達數十（shí）公裏，僅鋼管用量(包括不鏽（xiù）鋼管)就（jiù）有1500噸左右，當然相對於4萬噸的船體（tǐ）結構用（yòng）量（liàng）還是有限的。另外，考慮到同一種船舶，要建（jiàn）造多艘，還有許多其他船舶（bó），這樣累計用量也就不少。而一艘30萬噸級超大型FPSO管材數量超過3萬根，長度超過90公裏，是同噸位級別的2～3倍。因此，造船業也就成為鋼管市場的一個大用戶。
　　2.構（gòu）造中的鋼管
　　海洋工程中鋼管的（de）應用，除了上述常規係統與專（zhuān）用係統外，許多構造大（dà）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（jià）等。這類鋼管（guǎn）的（de）規格（gé）多、材質高，有同（tóng）徑、異徑，不同壁（bì）厚，還有大量的Y、K、T型的管節點。如導（dǎo）管架、鋼樁、井口（kǒu）隔水套等，多為大直徑尺寸的鋼管，一般都是用（yòng）鋼板卷（juàn）製而（ér）成。它們的材質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這（zhè）類鋼管的標準已不是用YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作（zuò）是按我國石油（yóu）工（gōng）業（yè）標準技術委員會(CPSC)製定的《結構（gòu）鋼管製造規（guī）範》SY/T10002—2000。由於我國沒有專門企業（yè），所以通常都是由建造單位購置鋼板（bǎn）後自行加工成型。
　　3.特殊用途的鋼管
　　特殊用（yòng）途的鋼管是（shì）指特定工作環境和（hé）工作介質（zhì）下使用的特種（zhǒng）鋼管。
　　海底輸油管就是典型特種鋼（gāng）管（guǎn），需求量較大（dà），有強度高、公差小、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階段，原因在於焊接材（cái）料、抗腐蝕（shí）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（sòng）。以往采（cǎi）用雙層鋼管保溫結構，安全可靠。但用鋼管作為（wéi）保護管是很不經濟的，而且海上鋪管作業前，先要進行內外管（guǎn）焊接，大大地降低了鋪管效率，造成（chéng）安裝費用（yòng）成（chéng）倍增加。進入21世紀後，人們推（tuī）出了一種混凝土配重鋼管。它（tā）的結構是(由裏到（dào）外)：鋼管、環氧粉末(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（lèi）特種鋼管（guǎn），我（wǒ）國曾從國外進口，如渤海的蓬萊19—3油田一期（qī）工（gōng）程，采用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我國經過研究與試驗，2002年在（zài）塘沽建成國內（nèi）第一條混凝土配重鋼管的（de）生產線，已為海（hǎi）上多（duō）個油田（tián）提供了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），大大降低了海（hǎi）上（shàng）油田的（de）開發成本，使一批邊際油田得（dé）以經濟有（yǒu）效地開發。
　　鋼管材（cái）料的要求（qiú）
　　海洋工程鋼管設計與選（xuǎn）用，都是（shì）按船級社的海洋工程鋼結構規範，並參照API(美國石油（yóu）學（xué）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（biāo）準（zhǔn）學會)、ASTM(美國試驗和材料（liào）協會)、AWS(美國焊接（jiē）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（qiáng）度鋼、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（bèi）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（shàng）屬於（yú）特殊區域的（de）鋼管，其所有的焊縫要求100%超聲波探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷(MT-Magnetictesting)。列入主要結構的鋼管，在縱向焊縫兩端300mm的範圍（wéi）內要求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作屬（shǔ）於海洋工程中重要內容。國外（wài）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（bó）海友（yǒu）誼”號浮式（shì）生產儲油裝置(FPSO，中國（guó）十大名船之一)的特（tè）殊軟剛臂(YOKE)係泊係統中（zhōng）的YOKE與支撐（chēng）支架、火炬塔架、直升機平台支架等有221個管節點，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，油艙甲板48路)。船廠為了保證建造質量，從（cóng）千餘名焊工中挑（tiāo）選數十名優秀焊工，最後15名取得（dé）船（chuán）級社的（de）6GR資格。海洋工程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（chuán）廠又需專門培養三批TIG焊工。
　　造船與冶（yě）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（yǐ）處在世界領先的地位。2010年是我國爭取（qǔ）進入世界造船強國的（de）一年。據（jù）國家（jiā）海洋局（jú）2009年發布的《中國海洋發展報告》，我（wǒ）國的海洋勘探（tàn）處在早期（qī）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、珠江口盆地（dì）。原油隻占儲量的17.6%，天（tiān）然氣隻占儲量的11.9%，所以，我國造船業發展空間極大。
　　造船業與冶金行業關係非常密切。缺失（shī）了鋼（gāng）材，就（jiù）沒有今天的造船業，充其量停留在木質船時代（dài），更談不上開發（fā）海洋、利用海洋了。兩個行業存在著相互依賴、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（wèn）題值得梳理和研究，進一步加強特種鋼管的研究是（shì）必要的。現在“海洋工程（chéng）裝（zhuāng）備”和“新材（cái）料”都已（yǐ）列入上海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（de）研究定能獲得（dé）政府部門的有力支持。