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四年磨一剑,他们让海底铺上了国产输油软管

  来源:科技日报 | 发布时间:2017-06-20

  创新行动派
 
  当“海底高压复合软管产品”顺利通过API体系认证的消息传来时,胡设津的内心沸腾起来——中国第一家、世界第八家通过API17J体系认证企业的诞生让人扬眉吐气,更重要的是,它的诞生使中国成为继法国、美国、丹麦第四个拥有此项产品研发设计技术能力的国家。
 
  4年多,1200多个日日夜夜,只为拿下那项“卡脖子”的技术。这一切让海忠软管常务副总胡设津不住感叹:“太难了”。
 
  直击痛点:挑战“好用难做”
 
  我国海洋油气资源开发多采用金属管线对石油和天然气进行输送,但金属管线最大缺陷是防腐性能差。
 
  柔性管道则具有更高的可靠性、安全性和耐腐蚀性,且施工时间短,使用寿命长、维护运行成本低,还具有海底地貌适应性强、敷设张力小、敷设设备简单、敷设速度快等优点。然而全球的软管生产市场却由美国、法国和丹麦垄断,2001—2003年期间,胡设津所在企业连续两年从事海底软管维修,那时候的海底软管都是进口的,采购价格昂贵,交货时间漫长,“好用难做”的柔性油管成了中国海油人“心中的痛”。
 
  一根大约20厘米直径的柔性油管,如果观察它的截面,你会发现,它们由骨架层、内衬层、铠装层、保温层等十几层构成,一层包一层,其中最难做的就是铠装层,“它既需要刚,又要柔,柔中带刚,刚中带柔,如何配比以至恰到好处很难把握。”胡设津说。
 
  曾经,法国船级社(BV)一位为软管做认证的资深专家告诉他们:“根据国际经验,要想研发出此类软管,首先需要有至少十个博士的团队,再做好花费十年以上时间的心理准备。”但考虑到生产成本和售后服务等多重因素,中国海油迫切需要在该项技术上实现国产化的突破。
 
  海忠软管的母公司无棣海王星海洋船舶重工有限公司拥有200多名高级科研人员的研发队伍,其董事长王翎羽是原天津大学博士生导师,具有30多年专门从事海洋工程研究经验和世界一流的科研知识。这家拥有科研情怀的企业决定要接受这个挑战——“我们的目标是要逐步实现两个替代,一是打破国外技术垄断替代进口产品,二是研发新型材料向替代金属方面发展。”
 
  坚持“阵地战”:上千次试验终获成功
 
  “复合软管最重要的是铠装层,我们把钢材制成锁扣的结构,就像生活中常见的锁链一样。单单这一项研究,公司使用了200吨钢材,进行了上千次试验。”对胡设津来说,这几乎可以算是不堪回首的回忆。
 
  一项完整的保温输油软管技术包含金属、非金属等多重工艺,课题组攻关团队在研发应用过程中坚持打“阵地战”,成熟一项就应用一项。
 
  然而,介质腐蚀、海水侵蚀、承压拉力和外力挤压四大关键技术,一项比一项难,抗内压作用的Z型钢互锁成型工艺就着实让研发团队吃尽了苦头。自主研制的Z型钢互锁设备,再加上采用30MnSi高强度钢材,两大因素导致Z型钢设备调试及批量生产频频出现问题,互锁强度及质量始终达不到设计要求。在调试的一年间,研发人员们投入了大量的时间和资金。
 
  不过,考验远远没有结束。在攻克了承受静水压溃和挤压作用的S形互锁钢骨架层成型工艺之后,海忠人自主设计并使用该工艺生产的5.5公里保温输油软管被应用到了文昌19—1A至文昌19—1B两座平台间。就在产品一步步扎稳市场脚跟的时候,在为文昌13—6平台安装该软管时,在恶劣海洋环境下由于铺管作业船只操作不当,导致铺设的软管在海床上产生扭结,这一“插曲”又给研发团队带来了不小的压力。
 
  从2007年开始研究,经过研制、调试和反复试验,2009年,无棣海忠软管制造有限公司终于成功制造出直径为3寸的高压复合软管,此后多品种、多规格的研发生产又为公司的进一步发展提供了坚实的基础。
 
  个性化定制:为油田节资近十亿元
 
  海底输送工程是一个丝毫不可松懈的工作,或许一个细小环节的疏忽,就会导致油气泄漏,污染海洋环境。所以,每接到一个订单,海忠软管都会反复针对压力、输送介质、水深、土质、地貌等海域环境及敷设方式等做研发、设计和生产软管的原型试验,可以说,每个订单都是个性化的“量身定制”。
 
  2010年,海忠软管在广西涠洲6-8油田完成了我国首例国产软管的生产与铺设,成本只有以前的一半,使用寿命却提高了2倍—3倍。据统计,截至目前,在中国海油国内海上油气田开发建设中铺设了50多公里,与含腐蚀性介质输送管道普遍使用的国内耐蚀双金属复合管相比,在海底管道材料和安装上节约了近10亿元。
 
  如今,尝到了科技创新甜头的海忠人每年都拿出不低于总收入的8%用于研发。2015年,公司首次将“十二五”国家重大科研课题成果引用到软管承压层设计、制造技术的产业化生产上,攻克了承压层制造工艺、生产设备众多技术难关,最终取得成功,为低油价形势下的油田开发提供了技术保障和降本措施。
 
  胡设津介绍,目前海忠软管在用的产品中,敷设水域最深的达128米,位于中国南海,但是海忠软管已经掌握了承受水深300米压力的软管制造技术。如今,无论是渤海湾、东海还是南海,只要是中国有油的海域都有海忠软管的产品在使用。

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