鋼（gāng）管在船舶與海洋工程中的應用

鋼管在（zài）船舶與海洋工（gōng）程中的應用

我（wǒ）國造船（chuán）業（yè）在國民經（jīng）濟發展中占有極其重要的位置。曾（céng）有人研究過（guò），在116個行業中，造船業的產品涉及了97個行業，占87%。諸如冶金、材料、機械、微電子、電氣、化（huà）工、五金、輕紡、裝潢等，拉動成千（qiān）上萬家（jiā）企業的發展（zhǎn）。據相關資料顯（xiǎn）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（jù）了人們的睿智與辛勤勞動（dòng），是國家綜合國力的象征。特別是大（dà）型船舶（bó）和（hé）新（xīn）型海洋工程的自主研（yán）製，更是衡（héng）量一（yī）個國家能否躋身於世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應（yīng）用情況
　　鋼管在（zài）海洋工程（chéng）中的應用十分普遍。船（chuán）舶與（yǔ）海洋工（gōng）程兩大體係中（zhōng）大致需求三種類（lèi）型的鋼管：常規係（xì）統中的鋼管、構造中用的鋼管和特殊用途的鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船舶與海洋工程，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）有艙底水、壓載（zǎi）、疏排水、生活汙水、空氣、測量、注入（rù）、生活用水、消防、貨油、掃艙、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥門遙控等係統，特種船舶還包括運輸液化（huà）石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等專（zhuān）用係統。海洋工程的使用壽命長達30年，甚（shèn）至更長。海洋工程中除常規係統之外，還有特（tè）殊的鑽采設備係（xì）統、原（yuán）油（yóu）/液化（huà）石（shí）油氣/液化天然氣處理的流程係統、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（liàng）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（lán）連接。僅一（yī）艘30萬噸級的超大型油船管材用（yòng）量可（kě）達數（shù）十公（gōng）裏，僅鋼管用量(包括不鏽鋼管（guǎn）)就有1500噸左（zuǒ）右，當然相對於4萬噸的船體（tǐ）結構用量還是有限的（de）。另外，考慮（lǜ）到同一種船舶，要建造多艘（sōu），還有許多（duō）其（qí）他（tā）船舶，這（zhè）樣累計用量也就不少。而一艘30萬噸級（jí）超大（dà）型FPSO管材數量超過3萬根，長度超過90公裏，是同（tóng）噸（dūn）位級別的2～3倍。因此，造船業也（yě）就成為鋼管市場的一個大用戶。
　　2.構造中的（de）鋼管
　　海洋工程中鋼管的應用，除了上述常（cháng）規係統與（yǔ）專用係（xì）統外，許多構造大量采用鋼管，如導（dǎo）管架、水下鋼樁、隔水（shuǐ）套（tào）管、係泊支架（jià）、直升機平台、火炬塔架等。這類鋼管的規格多、材質高（gāo），有同徑、異徑，不同壁厚（hòu），還有大量的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（jìng）尺寸的鋼管，一般都是用鋼板卷製而成（chéng）。它們的材質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管（guǎn）的標準已不是用YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作是按我國石油工業標準技術委員會(CPSC)製定的《結（jié）構鋼管製造規範》SY/T10002—2000。由於我國沒有專門企業，所以通（tōng）常都是由建造單位購置鋼板後自（zì）行加（jiā）工成型。
　　3.特殊用途的鋼管
　　特殊用途的鋼管是指特定工作（zuò）環境和工作（zuò）介質下使用的特種鋼管。
　　海底輸油管就是典（diǎn）型特種鋼管，需求量（liàng）較大，有強度高、公差小、抗腐蝕性好（hǎo）等特點。目前，我國（guó）海底輸油管生產還隻是處（chù）於起步階段，原（yuán）因在於焊（hàn）接材料、抗腐蝕性能或規格（gé）少(管徑與壁厚（hòu）)、價格（gé）貴等方麵。
　　我國海上的原油（yóu），都需要保溫輸送。以往采用雙層鋼管保溫結構（gòu），安全可靠。但用鋼管作為保護管（guǎn）是很不經濟的，而且海上鋪管（guǎn）作業前，先要進行內外管焊接，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（men）推出了一種混凝土配重鋼（gāng）管。它的結構是（shì）(由裏到外)：鋼管、環氧粉末(FBE)防腐（fǔ）層、聚氨酯保溫（wēn）層、聚乙烯(PE)夾克管、鋼筋混凝土配重層(內部配置鋼（gāng）絲網)。這一類特種鋼管，我國曾（céng）從國外進口，如渤海的蓬萊19—3油田一期工程，采用馬來西亞BREDEROPRICE公司的產品。我國（guó）經過研究與試驗（yàn），2002年在塘沽建成國（guó）內第一條混凝土配重（chóng）鋼管（guǎn）的生產線，已為海上（shàng）多個油田提（tí）供了數千公裏的管道產（chǎn）品。據悉，采（cǎi）用這種鋼管，每公裏海底管線可降低成本50萬～100萬元，大大降低了海上（shàng）油田的開發成本（běn），使一（yī）批邊際油田得以經濟（jì）有效地開發。
　　鋼管材料的要求
　　海洋工程鋼管設計與選用，都是按船級社的海洋工（gōng）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（guó）試驗和材料協會)、ANSI(美國國家標準（zhǔn）學會)、ASTM(美國試驗和材料協（xié）會（huì）)、AWS(美國焊（hàn）接協（xié）會)、NACE(國家防腐工程師協會)的規範和（hé）準則。對海洋（yáng）工程鋼管材料的要求，實質上是對鋼板本身的要求，有低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼、不鏽鋼（gāng）四大類（lèi）。在這（zhè）裏提兩點：
　　(1)海洋工程進（jìn）口設備極多。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（hàn）縫要求100%超聲波探傷(UT-Ultrasonictesting)和磁性探傷（shāng）(MT-Magnetictesting)。列入（rù）主要結構（gòu）的鋼管，在（zài）縱向焊縫兩端（duān）300mm的範（fàn）圍內要求100%UT和MT。
　　(2)管節點的製作屬於（yú）海洋工程中重要內容。國外有專門的管節點工廠，而國內（nèi）都是建造單位自己解決。例如，載（zǎi）重量52000噸“渤海友誼”號浮式生產儲油裝置(FPSO，中（zhōng）國十大名船之一)的特殊（shū）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，要滿足（zú）AISC、AWS的要求。管路長59公裏(其中遙（yáo）控液壓管28公裏，遙控閥119隻，油艙（cāng）甲板48路)。船廠為了保證建造質量，從千餘名（míng）焊工中挑選數十名優秀（xiù）焊工，最後15名（míng）取得船級社的6GR資（zī）格。海洋工程中為了（le）防止係統（tǒng）中油氣泄漏（lòu），鋼管不采（cǎi）用法蘭連接，而采用（yòng）氬（yà）弧焊對（duì）接。船廠（chǎng）又需專門培（péi）養（yǎng）三批TIG焊工。
　　造船與冶金行業關係（xì）密切
　　我國（guó）造船產量（liàng）自1995年以來已僅次於日本、韓國，躍居世界第三。進入21世（shì）紀以來，我國造船業迅速發（fā）展，完工量與接單量（liàng）已處在世界領先的地位。2010年是我國爭取進入世界造船強國（guó）的一年。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（dōng）海盆（pén）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%，天然氣隻占儲量的11.9%，所以，我國造船（chuán）業發展空間極大。
　　造船業與冶金行業關係非常密切。缺（quē）失了鋼材，就沒有今天的造船業，充其量停留在木質船時代，更（gèng）談不上開發海洋（yáng）、利用海洋（yáng）了。兩個行業存在著相互依賴（lài）、相互促進的關係。造船業利用冶金業提供的各種鋼材;冶（yě）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（wǒ）國今天的造船與石油行業來看，鋼管（guǎn）材料問題值得（dé）梳（shū）理和研究，進一（yī）步加強特種鋼管的研究是必（bì）要的。現在“海洋工程裝備（bèi）”和“新材料”都已列入上海市高新技術產業（yè）九大領域之中，正式作為一個獨立產業，呈現在麵前（qián）。相信（xìn），特種鋼管的（de）研究定能獲得政府（fǔ）部門的有（yǒu）力支持。