鋼管在船舶與海洋工程中的應用

鋼管在（zài）船舶與海洋工程中的（de）應用

我國造船業在國民經濟發展中占有極其重要的位置（zhì）。曾有人研究（jiū）過，在（zài）116個行業中，造船業的產品涉及了97個行業，占87%。諸如冶金、材（cái）料、機械、微（wēi）電子、電氣、化工、五金、輕紡、裝潢等，拉動成（chéng）千上萬家企業（yè）的發展。據（jù）相關資料顯示，造（zào）船業中每建造1載重噸，可解決上遊3000個勞動崗位（wèi）。造（zào）船業凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力的象征。特別是大型船舶和新型海洋工程的自主研製（zhì），更是衡量一（yī）個國家（jiā）能否（fǒu）躋身於（yú）世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應用情況
　　鋼管在海洋工程中的應用十分普遍。船舶（bó）與海洋工程兩大體係中大致需求三種類（lèi）型的鋼管（guǎn）：常規係統（tǒng）中的鋼管、構造中用的鋼（gāng）管和（hé）特殊用途的鋼管。
　　1.常規（guī）係統中的鋼管
　　不同的船舶與（yǔ）海（hǎi）洋工程，既有常（cháng）規係統，又有專用係統。
　　船舶（bó）使用壽命一般為20年。常規係統甚多，主要有艙底水、壓載（zǎi）、疏排水、生（shēng）活汙水（shuǐ）、空氣、測量（liàng）、注（zhù）入、生活用水、消防、貨油、掃艙（cāng）、透氣（qì）、惰氣、加熱、洗艙（cāng）、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測（cè）、閥門遙（yáo）控（kòng）等係統，特種船舶還包括運（yùn）輸液化石油氣(LPG)、液化天然（rán）氣(LNG)等專用係統。海洋工程的（de）使用（yòng）壽命長達30年，甚至更長。海洋工程中除常規係統之外，還有特殊的鑽采設備係統、原油/液化石油氣/液化天然氣處理的流程係統、特殊的（de）係泊係統、火炬係統，等等（děng）。
　　曾有人統計（jì）過，船舶類的管材年消（xiāo）耗量達（dá）450萬噸，約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其中70%的鋼管之間（jiān）用法蘭連接。僅一艘30萬（wàn）噸級的超大型油（yóu）船管材用量可達數十公裏，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（yòng）量（liàng）還是有限的。另外（wài），考慮到同一種船舶，要建造多艘（sōu），還有許（xǔ）多其他船舶，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（gè）大用戶。
　　2.構造中的鋼管
　　海洋工（gōng）程中鋼管的應用，除了上述常規係（xì）統與專用係（xì）統外，許多構造大量采（cǎi）用鋼管，如（rú）導管架、水下鋼樁、隔水套管、係泊支架（jià）、直升機平台、火炬（jù）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（yǒu）大量的Y、K、T型的管（guǎn）節點。如導管架、鋼樁、井口隔水套等，多為大直徑尺寸的鋼管，一般都是（shì）用鋼板卷製而成。它們的材質（zhì）為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管的標準已不是用YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作是按我國（guó）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（yǒu）專門企業，所以通常都是由建造單位購（gòu）置鋼板後自行（háng）加工成型。
　　3.特殊用途（tú）的（de）鋼管（guǎn）
　　特殊用途（tú）的鋼管是指特（tè）定工作環境和工作介質下（xià）使用（yòng）的特種鋼管。
　　海底輸油管就是典型特種鋼管，需求量較大，有強度高、公差小（xiǎo）、抗（kàng）腐蝕性好（hǎo）等特點。目前（qián），我國海底輸油管生產還隻是處於起步階段，原因在於焊接材料、抗腐蝕性能或規格少（shǎo）(管徑與壁厚)、價格貴等方麵（miàn）。
　　我國海上的原油，都需要保溫（wēn）輸送。以往采（cǎi）用雙層鋼管保（bǎo）溫結（jié）構，安全可靠（kào）。但用鋼管作為保（bǎo）護管是很（hěn）不經濟的，而且海上鋪管作業前，先要進（jìn）行內外管焊接，大大地降（jiàng）低了鋪管（guǎn）效（xiào）率，造成安裝費用成倍增（zēng）加。進入21世紀後，人們推出了一種混凝土（tǔ）配重鋼管。它的結構是(由裏到外)：鋼（gāng）管、環氧粉末(FBE)防腐層、聚氨酯保溫層、聚乙烯（xī）(PE)夾克管、鋼筋混凝土配重層(內部配置鋼絲網)。這一類特種鋼管，我國曾從國（guó）外進口，如渤海的蓬萊19—3油（yóu）田一期（qī）工程，采（cǎi）用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我（wǒ）國經過研究與試驗，2002年在塘沽（gū）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（le）數千公裏（lǐ）的管道產品。據悉，采用這種鋼管，每公裏海底管線（xiàn）可降低成本（běn）50萬～100萬元，大大（dà）降低了（le）海上油田（tián）的開發成本，使一（yī）批邊際油田得以經（jīng）濟有效（xiào）地開發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程鋼管設計與選（xuǎn）用，都是按（àn）船級社的海洋（yáng）工程（chéng）鋼（gāng）結構規範，並參照API(美國石油學會)、AISC(美國（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(美國試驗和材料協會)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國（guó）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，實質上是對（duì）鋼板本身的要求，有（yǒu）低碳鋼（gāng）、高強度鋼、超高（gāo）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。有時要求英（yīng）製的鋼管，鋼管製作質量要求特別高。在海洋工程上（shàng）屬於特殊區域的鋼管，其所有的焊縫要求（qiú）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）焊縫兩端300mm的範圍內要（yào）求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作（zuò）屬於海洋工程中重要（yào）內容。國外有專門的管（guǎn）節點工廠，而（ér）國內都是建造單位自己解決。例如，載重量52000噸“渤海友誼”號浮式生產儲油（yóu）裝置(FPSO，中國（guó）十大名船之一)的特殊軟剛臂(YOKE)係泊係統（tǒng）中的YOKE與支撐支架、火炬塔架、直（zhí）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（zhōng）遙控液壓管28公裏，遙控（kòng）閥119隻，油艙甲板48路)。船廠（chǎng）為了保證建造質量（liàng），從千餘名焊工中挑選數十名優秀（xiù）焊工，最後15名取得船（chuán）級社的6GR資格。海（hǎi）洋工程中為了防止係統中油氣泄漏（lòu），鋼管不采用法蘭連接（jiē），而采用氬弧焊對接。船廠又需專門培養三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關係密切（qiē）
　　我國造船產量（liàng）自1995年以來已僅次於日本、韓（hán）國（guó），躍居世界（jiè）第三。進入21世紀以（yǐ）來，我（wǒ）國造船業迅速發展，完工量與接單量已處在世（shì）界領先的地位。2010年是我國爭取進入世（shì）界造船強國的（de）一年。據國家海洋局2009年發布的《中國海洋發展報告》，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、珠江口盆地。原油隻占儲量的17.6%，天然氣隻占儲量（liàng）的11.9%，所以，我國造船業發展空間極（jí）大。
　　造船業與冶金行業關係非常密切。缺失了鋼材，就沒有今天的造船業，充其量停留在木質船（chuán）時代，更談不上開發海洋（yáng）、利用海（hǎi）洋了。兩個行業存在著相（xiàng）互依（yī）賴、相互促進的關係。造船（chuán）業利用冶金業提（tí）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（cóng）我國今（jīn）天的造船與石油行業來看，鋼管材料問題（tí）值得梳理和研究，進一步加強特種鋼管的研究是必要的。現在（zài）“海洋工程裝備”和“新材料”都已列入上海市（shì）高新技術產（chǎn）業九大領域之中，正式作（zuò）為一個獨立產業，呈現在麵前。相信（xìn），特種（zhǒng）鋼管的研究定能獲得政府部（bù）門的有力支持。