海洋工程中永穗牌衛(wèi)生級不銹鋼管應(yīng)用情況
316L衛(wèi)生級不銹鋼管在海洋工程中的應(yīng)用十分普遍。船舶與海洋工程兩大體系中大致需求三種類型的鋼管:常規(guī)系統(tǒng)中的鋼管、構(gòu)造中用的鋼管和特殊用途的鋼管。
常規(guī)系統(tǒng)中的鋼管
不同的船舶與海洋工程,既有常規(guī)系統(tǒng),又有專用系統(tǒng)。
衛(wèi)生級不銹鋼管
船舶使用壽命一般為20年。常規(guī)系統(tǒng)甚多,主要有艙底水、壓載、疏排水、生活污水、空氣、測量、注入、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(fā)氣、液位遙測、閥門遙控等系統(tǒng),特種船舶還包括運輸液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等專用系統(tǒng)。海洋工程的使用壽命長達(dá)30年,甚至更長。海洋工程中除常規(guī)系統(tǒng)之外,還有特殊的鉆采設(shè)備系統(tǒng)、原油/液化石油氣/液化天然氣處理的流程系統(tǒng)、特殊的系泊系統(tǒng)、火炬系統(tǒng),等等。
曾有人統(tǒng)計過,船舶類的衛(wèi)生級不銹鋼管年消耗量達(dá)450萬噸,約44萬根,其標(biāo)準(zhǔn)是GB、YB、CB,其中70%的鋼管之間用法蘭連接。僅一艘30萬噸級的超大型油船管材用量可達(dá)數(shù)十公里,僅鋼管用量(包括不銹鋼管)就有1500噸左右,當(dāng)然相對于4萬噸的船體結(jié)構(gòu)用量還是有限的。另外,考慮到同一種船舶,要建造多艘,還有許多其他船舶,這樣累計用量也就不少。而一艘30萬噸級超大型FPSO管材數(shù)量超過3萬根,長度超過90公里,是同噸位級別的2~3倍。因此,造船業(yè)也就成為鋼管市場的一個大用戶。
2.構(gòu)造中的鋼管
海洋工程中衛(wèi)生級不銹鋼管的應(yīng)用,除了上述常規(guī)系統(tǒng)與專用系統(tǒng)外,許多構(gòu)造大量采用鋼管,如導(dǎo)管架、水下鋼樁、隔水套管、系泊支架、直升機(jī)平臺、火炬塔架等。這類鋼管的規(guī)格多、材質(zhì)高,有同徑、異徑,不同壁厚,還有大量的Y、K、T型的管節(jié)點。如導(dǎo)管架、鋼樁、井口隔水套等,多為大直徑尺寸的鋼管,一般都是用鋼板卷制而成。它們的材質(zhì)為E36-Z35、D36-Z35、E36、D36。這類鋼管的標(biāo)準(zhǔn)已不是用YB、CB,而主要是GB712-2000。鋼管的制作是按我國石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(CPSC)制定的《結(jié)構(gòu)鋼管制造規(guī)范》SY/T10002—2000。由于我國沒有專門企業(yè),所以通常都是由建造單位購置鋼板后自行加工成型。
3.特殊用途的鋼管
特殊用途的衛(wèi)生級不銹鋼管是指特定工作環(huán)境和工作介質(zhì)下使用的特種鋼管。
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、抗腐蝕性好等特點。目前,我國海底輸油管生產(chǎn)還只是處于起步階段,原因在于焊接材料、抗腐蝕性能或規(guī)格少(管徑與壁厚)、價格貴等方面。
我國海上的原油,都需要保溫輸送。以往采用雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu),安全可靠。但用鋼管作為保護(hù)管是很不經(jīng)濟(jì)的,而且海上鋪管作業(yè)前,先要進(jìn)行內(nèi)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(jìn)入21世紀(jì)后,人們推出了一種混凝土配重鋼管。它的結(jié)構(gòu)是(由里到外):鋼管、環(huán)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(nèi)部配置鋼絲網(wǎng))。這一類特種鋼管,我國曾從國外進(jìn)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(chǎn)品。我國經(jīng)過研究與試驗,2002年在塘沽建成國內(nèi)第一條混凝土配重鋼管的生產(chǎn)線,已為海上多個油田提供了數(shù)千公里的管道產(chǎn)品。據(jù)悉,采用這種鋼管,每公里海底管線可降低成本50萬~100萬元,大大降低了海上油田的開發(fā)成本,使一批邊際油田得以經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)。
鋼管材料的要求
海洋工程鋼管設(shè)計與選用,都是按船級社的海洋工程鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范,并參照API(美國石油學(xué)會)、AISC(美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會)、ASTM(美國試驗和材料協(xié)會)、ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)、ASTM(美國試驗和材料協(xié)會)、AWS(美國焊接協(xié)會)、NACE(國家防腐工程師協(xié)會)的規(guī)范和準(zhǔn)則。對海洋工程鋼管材料的要求,實質(zhì)上是對鋼板本身的要求,有低碳鋼、高強度鋼、超高強度鋼、不銹鋼四大類。在這里提兩點:
(1)海洋工程進(jìn)口設(shè)備極多。有時要求英制的鋼管,鋼管制作質(zhì)量要求特別高。在海洋工程上屬于特殊區(qū)域的鋼管,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(jié)構(gòu)的鋼管,在縱向焊縫兩端300mm的范圍內(nèi)要求100%UT和MT。
(2)管節(jié)點的制作屬于海洋工程中重要內(nèi)容。國外有專門的管節(jié)點工廠,而國內(nèi)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(chǎn)儲油裝置(FPSO,中國十大名船之一)的特殊軟剛臂(YOKE)系泊系統(tǒng)中的YOKE與支撐支架、火炬塔架、直升機(jī)平臺支架等有221個管節(jié)點,要滿足AISC、AWS的要求。管路長59公里(其中遙控液壓管28公里,遙控閥119只,油艙甲板48路)。船廠為了保證建造質(zhì)量,從千余名焊工中挑選數(shù)十名優(yōu)秀焊工,后15名取得船級社的6GR資格。海洋工程中為了防止系統(tǒng)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。
造船與冶金行業(yè)關(guān)系密切
我國造船產(chǎn)量自1995年以來已僅次于日本、韓國,躍居世界第三。進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國造船業(yè)迅速發(fā)展,完工量與接單量已處在世界領(lǐng)先的地位。2010年是我國爭取進(jìn)入世界造船強國的一年。據(jù)國家海洋局2009年發(fā)布的《中國海洋發(fā)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。原油只占儲量的17.6%,天然氣只占儲量的11.9%,所以,我國造船業(yè)發(fā)展空間極大。
造船業(yè)與316L衛(wèi)生級不銹鋼管行業(yè)關(guān)系非常密切。缺失了鋼材,就沒有今天的造船業(yè),充其量停留在木質(zhì)船時代,更談不上開發(fā)海洋、利用海洋了。兩個行業(yè)存在著相互依賴、相互促進(jìn)的關(guān)系。造船業(yè)利用冶金業(yè)提供的各種鋼材;冶金業(yè)根據(jù)造船業(yè)的需求,生產(chǎn)并研制特殊的造船用鋼。
從我國今天的造船與石油行業(yè)來看,鋼管材料問題值得梳理和研究,進(jìn)一步加強特種鋼管的研究是必要的。現(xiàn)在“海洋工程裝備”和“新材料”都已列入上海市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)九大領(lǐng)域之中,正式作為一個獨立產(chǎn)業(yè),呈現(xiàn)在面前。相信,特種鋼管的研究定能獲得政府部門的有力支持。
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