鋼管在船舶與海洋工程中的（de）應用

鋼管在（zài）船舶與海洋工程中的應用

我國造船業（yè）在（zài）國民經濟（jì）發展中占有極其重要的位（wèi）置。曾有人研究過，在116個行業中，造（zào）船業的產品涉及了97個行業，占87%。諸如冶金（jīn）、材料、機械、微電（diàn）子、電氣、化工、五金、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，造船業中（zhōng）每建造1載重噸，可解決上遊3000個勞動崗位。造船業凝（níng）聚了人（rén）們的睿（ruì）智與辛勤勞動（dòng），是國家綜（zōng）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，更（gèng）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況
　　鋼管在海洋工程中的應用十分普遍。船舶與海洋工程兩大體係中（zhōng）大致需求三種類型的（de）鋼管：常規係統中的鋼（gāng）管、構造中用的（de）鋼管和特殊用途的鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船（chuán）舶與海洋工程，既有常規係統，又有（yǒu）專用係統（tǒng）。
　　船舶使用壽命（mìng）一般為20年。常規（guī）係統甚多，主要有艙底水、壓載（zǎi）、疏排水、生活汙水、空氣、測（cè）量、注入、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣（qì）、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸（zhēng）發氣、液位遙測、閥門遙（yáo）控等係統，特種船舶還包括運輸液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等（děng）專用係統（tǒng）。海洋工程的使用壽命長達30年，甚至更長。海洋工程中（zhōng）除常規係統之外，還有特殊的（de）鑽采（cǎi）設（shè）備係統（tǒng）、原（yuán）油/液化（huà）石油氣/液化天（tiān）然氣（qì）處理的流程係統、特殊的係泊係統、火炬係（xì）統（tǒng），等（děng）等。
　　曾有人統計過，船舶類的管材年消耗量（liàng）達450萬噸，約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其中70%的鋼管之間用法蘭連接。僅一（yī）艘（sōu）30萬噸級的超（chāo）大型油船管材用量可達數十（shí）公裏，僅鋼管（guǎn）用量(包括不鏽鋼管)就有（yǒu）1500噸左右（yòu），當然相對於4萬噸的船體結構用量還是有限的。另外，考慮到同一種（zhǒng）船舶，要建造多艘，還有許多（duō）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（cái）數量超過3萬根，長度超（chāo）過90公裏，是同噸位級別的2～3倍。因此，造船業也就成（chéng）為（wéi）鋼管市場的一個（gè）大用戶。
　　2.構（gòu）造中的鋼管
　　海洋工程中鋼管（guǎn）的應用，除（chú）了上述常規係統與專用係統外，許多構造大量采用鋼管（guǎn），如導管架、水下鋼樁、隔（gé）水套管、係泊支架、直升機平台、火（huǒ）炬塔架等。這類鋼管的規格多、材質高，有同徑、異徑，不同壁厚，還有大量的Y、K、T型的管節點。如導管架、鋼樁、井口隔（gé）水套等，多為大直（zhí）徑尺寸的鋼管，一般都是用鋼板卷（juàn）製而成。它們的材質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管的標準已不是用YB、CB，而主（zhǔ）要是GB712-2000。鋼管的製作是按我國石油工業標（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（tōng）常都（dōu）是由建造（zào）單位購置（zhì）鋼板（bǎn）後（hòu）自行加工成型。
　　3.特殊用途的鋼管
　　特殊用途的鋼管是指特定工（gōng）作（zuò）環境和工作介質下使用的特種鋼管。
　　海底輸油管就是典型特種鋼管（guǎn），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（yóu）管生產還隻是處於起步階段，原因在於焊（hàn）接材（cái）料、抗腐（fǔ）蝕性（xìng）能或規格少(管徑與壁厚)、價格貴等方麵。
　　我國海上（shàng）的原油，都需要（yào）保溫輸送。以往采用雙層鋼管保溫（wēn）結構，安全可靠。但用鋼管作為保護管是很不經濟的，而（ér）且海上（shàng）鋪管作業前（qián），先要進行內外（wài）管焊接，大大地降低了鋪管效率，造成安（ān）裝費（fèi）用成倍（bèi）增加。進入21世紀後，人們（men）推出了一種混凝土配重鋼管。它的結構是(由裏到外)：鋼管、環氧粉末(FBE)防腐層、聚氨酯保溫層、聚乙烯(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，我國曾從國外進口，如渤海的蓬萊（lái）19—3油田一期工程，采用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我國經過研究與試驗，2002年在塘（táng）沽建成國內第一條混凝（níng）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（de）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，使一批邊際油田得以經（jīng）濟有效地開發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工（gōng）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)、ASTM(美國試驗和材料協會)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國家防腐工程師協會)的規範和準則。對海（hǎi）洋工程鋼管材料的要求，實（shí）質上是對（duì）鋼板本（běn）身的要求（qiú），有（yǒu）低（dī）碳鋼、高（gāo）強（qiáng）度鋼、超高強（qiáng）度鋼、不鏽鋼四大類。在這（zhè）裏提兩點：
　　(1)海洋工（gōng）程進（jìn）口設備極多。有時要求英製的（de）鋼管，鋼管製作質量要求特（tè）別（bié）高。在海洋（yáng）工程上屬於特殊區域的鋼管，其（qí）所（suǒ）有的（de）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（guǎn），在縱向焊縫兩端300mm的範圍內要求100%UT和（hé）MT。
　　(2)管節（jiē）點的製作屬於海洋（yáng）工程中重要內容。國外有專門（mén）的管節點工廠，而國內都是建造單位自己解決（jué）。例如，載重量52000噸“渤海（hǎi）友誼”號浮式生產儲油裝置（zhì）(FPSO，中國十大名船之一（yī）)的特殊軟剛臂(YOKE)係泊係統中的YOKE與支撐支架、火炬塔架、直升機平台支架等有221個管節點，要（yào）滿足AISC、AWS的要求。管路（lù）長59公裏(其中（zhōng）遙控（kòng）液壓（yā）管28公（gōng）裏，遙控閥119隻，油艙甲板48路（lù）)。船廠為了保（bǎo）證建造質量，從千餘名焊工中挑選數十名優秀焊工，最後15名取得船級社（shè）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（fǎ）蘭（lán）連接，而采用氬弧焊（hàn）對接。船廠又需專門（mén）培養三批TIG焊工。
　　造船與冶金行（háng）業關係密切
　　我國造船產量自1995年以來已僅次於日本（běn）、韓國，躍（yuè）居世界第三。進入21世紀以來，我國造船業迅速（sù）發展，完工量與接（jiē）單量已處在（zài）世界領先的（de）地位。2010年是我（wǒ）國爭（zhēng）取進入世界造船強國的一年。據國家海洋局2009年發布（bù）的《中國海洋（yáng）發（fā）展報告》，我國的海洋勘探（tàn）處在（zài）早期階段，主要分布在渤（bó）海、東（dōng）南盆地、東海盆地、鶯歌海盆地、北部灣盆地、珠江口盆（pén）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（méi）有今天的造船業，充其量停留在木質（zhì）船時代，更談（tán）不上開發海洋、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（yě）金業提供的各種鋼材（cái）;冶金業根據造（zào）船業的需求，生產並研製特殊的造船用鋼。
　　從（cóng）我國（guó）今天的造船與石油行業（yè）來看，鋼管材料問題值得梳理和（hé）研究，進一步加強特種鋼管的研（yán）究是必要的。現在“海洋工程裝備”和“新材料”都已列（liè）入上海市高新技術產業九大領域之中，正式作為（wéi）一個獨立產業（yè），呈現在麵前。相信，特種鋼管的研究定能獲得政府部門的（de）有力支持。