鋼管在船（chuán）舶與海洋工程中的應用

鋼（gāng）管在船舶與海洋（yáng）工程中的（de）應用（yòng）

我國造船業在國民經濟發展中占有極其重要的位置。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（yè），占87%。諸如冶（yě）金、材料、機械、微電子、電氣、化工、五金、輕紡（fǎng）、裝潢等（děng），拉動成千上萬（wàn）家企（qǐ）業的發展。據相（xiàng）關資料顯示，造船業中每建造1載重噸，可解決上（shàng）遊3000個勞動崗位。造船業凝聚了人們的睿智與辛勤勞動，是國家綜合國力的象（xiàng）征。特別是大型船（chuán）舶和新型海（hǎi）洋工（gōng）程的（de）自（zì）主研製，更是衡量一（yī）個國家能否躋身（shēn）於世界海洋大國的標準。
　　海洋工程中鋼管應用情況
　　鋼管在海（hǎi）洋工程中的應用十分普遍。船舶與海洋工程兩大體係中大致需求三（sān）種類型（xíng）的鋼管：常規係統中（zhōng）的鋼管、構造中用的鋼管（guǎn）和特殊用途的鋼管。
　　1.常規係統中的鋼管
　　不同的船舶與（yǔ）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、疏排水、生活汙水、空氣、測量、注入、生活（huó）用水、消防、貨油、掃艙（cāng）、透氣、惰氣、加熱、洗艙、泡（pào）沫滅火、灑水、蒸發氣、液位遙測、閥（fá）門遙控等係統，特種船舶還包括運輸液化石油氣(LPG)、液（yè）化天然氣(LNG)等專用係（xì）統（tǒng）。海洋工程的使用壽命長達30年，甚至更長（zhǎng）。海洋工程中除常規係統之外，還（hái）有特殊的鑽采設（shè）備係統、原油/液化石油氣/液化天然氣處理的流（liú）程係統、特殊的係泊係統、火炬係（xì）統（tǒng），等等。
　　曾有人統計過，船舶類（lèi）的（de）管材年消（xiāo）耗量達450萬噸，約44萬根，其標準是GB、YB、CB，其（qí）中70%的（de）鋼管之間用法（fǎ）蘭連接。僅一艘（sōu）30萬噸級的超大型油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（duì）於4萬噸的（de）船體結構用量還是有限的（de）。另外，考慮到同一種船（chuán）舶，要建造多艘，還有許多其他船舶，這樣累計用量也就不少（shǎo）。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（yě）就成為鋼管市場的一個大（dà）用（yòng）戶。
　　2.構造中的鋼管
　　海洋工程中鋼管（guǎn）的應用，除了上述（shù）常規係統與專用係統外，許多構造大量采（cǎi）用鋼管，如導管架、水下（xià）鋼樁、隔水套（tào）管、係泊支架、直升機平台、火炬塔架等。這類（lèi）鋼管的規格多、材質高（gāo），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（kǒu）隔水套等（děng），多為大直徑尺寸的鋼管，一般都是用鋼板卷製而成。它們的材質為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這（zhè）類鋼管的標準（zhǔn）已（yǐ）不是用（yòng）YB、CB，而主要是GB712-2000。鋼管的製作是按我（wǒ）國石油工業標準技術委員會(CPSC)製定的《結構鋼管（guǎn）製造規範》SY/T10002—2000。由於我國沒有專門（mén）企業，所以通常都是由（yóu）建（jiàn）造單位購置鋼板後自行加工（gōng）成型。
　　3.特（tè）殊用（yòng）途的鋼管
　　特殊用途的鋼管是指特定工作環境和工作介質下使用（yòng）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（shū）油管生產還隻是處於起步階段（duàn），原因在於焊接材（cái）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（bǎo）溫輸送。以往采用雙層鋼管保溫結構，安（ān）全（quán）可（kě）靠。但用鋼管作為保護管是很不經（jīng）濟的，而且海上鋪管作業前，先要進行內外管焊接，大大地降低了鋪管效率，造成安裝費（fèi）用成倍增（zēng）加。進入21世紀後，人們推（tuī）出了一種混（hún）凝土（tǔ）配重（chóng）鋼管。它的（de）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（zhǒng）鋼管，我國曾從國（guó）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。我國經過研究與試驗（yàn），2002年（nián）在塘沽建（jiàn）成國內第一條混凝土配重鋼（gāng）管的生產線，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，每公裏海底管線可降（jiàng）低成本50萬～100萬元（yuán），大大降低了海上油田的開發成本，使一批邊際油田得以經濟有效地開發。
　　鋼管材料的要（yào）求
　　海洋工（gōng）程鋼管設計與選用，都是按船級社的海洋工程（chéng）鋼結構規範（fàn），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（cái）料協會)、ANSI(美國國家標準學（xué）會)、ASTM(美國試驗和材料（liào）協會)、AWS(美國焊接協會)、NACE(國家防腐工程師協會)的規範（fàn）和準則。對海洋工程鋼管材料（liào）的要求，實質上是對鋼板本身的要求，有低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼（gāng）、不鏽鋼（gāng）四大類。在這裏提兩點：
　　(1)海洋工程進口設備極多。有時要求（qiú）英製（zhì）的鋼管，鋼管製（zhì）作質量要求特（tè）別高。在海洋工程上屬於特殊區域的鋼管，其所有的（de）焊縫要求100%超聲（shēng）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的範圍內要求100%UT和MT。
　　(2)管（guǎn）節點的製（zhì）作屬於海洋工程中重要內容。國（guó）外有（yǒu）專（zhuān）門的管節點工廠，而國內（nèi）都是（shì）建造單位自己解決。例如，載重量52000噸“渤海友誼（yì）”號浮式生產儲（chǔ）油裝置(FPSO，中國十（shí）大名（míng）船（chuán）之一)的（de）特（tè）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，要滿足AISC、AWS的要求。管路（lù）長59公（gōng）裏(其中遙控液（yè）壓管28公（gōng）裏，遙控閥（fá）119隻，油艙甲板48路)。船廠為了（le）保證建造質量，從千餘名焊工（gōng）中挑選數（shù）十名優秀焊工，最後15名取得船級社的（de）6GR資格。海洋工程中為了防止係（xì）統中油氣泄漏，鋼管不采用法蘭連接，而采用氬弧焊對接。船廠又需專門培養（yǎng）三批TIG焊工。
　　造（zào）船與冶（yě）金行業關係密切
　　我（wǒ）國（guó）造船產量自1995年以來已僅次於日本、韓國，躍居世（shì）界第三。進入（rù）21世紀以（yǐ）來，我國造（zào）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（qǔ）進入世界造船強國（guó）的一年。據國（guó）家（jiā）海（hǎi）洋局2009年發布的《中國海洋發展報告》，我國（guó）的海洋（yáng）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（zhī）占儲量的（de）17.6%，天然氣隻占儲量（liàng）的11.9%，所以，我國造船（chuán）業發（fā）展空間極大。
　　造（zào）船業與冶（yě）金（jīn）行業（yè）關係非（fēi）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時（shí）代，更（gèng）談（tán）不上（shàng）開發（fā）海洋、利（lì）用海洋了。兩個行業存在著相互依賴、相互促進的關係（xì）。造船業利用冶金業提供的各種鋼材;冶金業根據造船（chuán）業的需求，生產並研製特殊的（de）造船用鋼（gāng）。
　　從我國今天的造船與石油行業來看，鋼管材料問題值得梳理和研究，進一步加強特種鋼管的研究是必（bì）要的。現在“海洋工程（chéng）裝備（bèi）”和“新材料”都已列入上海市高新技術產業九（jiǔ）大領域之中，正式作為一個獨立產業，呈現在麵前。相信（xìn），特種鋼管的研究定能（néng）獲得政府部門的有力支持。