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海洋平臺用鋼的發(fā)展趨勢

2024-02-05 15:27     來源:海洋石油裝備與材料     海洋新材料海上油氣平臺海上油氣
伴隨海洋油氣開發(fā)由淺水區(qū)向深水區(qū),由常規(guī)溫和環(huán)境向極地高寒環(huán)境發(fā)展,推動了海洋石油平臺的不斷升級換代。

固定式平臺的使用逐步減少,以自升式平臺、半潛式平臺為代表的移動式平臺用量隨之增多。另外,移動式平臺的作業(yè)水深、作業(yè)能力及范圍也逐漸增大。自升式平臺由200ft作業(yè)水深依次升級至300ft、400ft甚至500ft。半潛式平臺由最初的第一代發(fā)展至第六代、第七代。目前,由中集來福士為挪威Frigstad Deepwater公司承建的第二座第七代超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺(Frigstad Deepwater Rig Beta)已啟動開工。Frigstad Deepwater Rig Beta是全球最大的超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺之一,最大工作水深為12000ft(3658m),鉆井深度為50000ft(15250m),平臺可在墨西哥灣、中國南海、澳大利亞、巴西海域、西非、南大西洋等深水海域作業(yè)。為適應(yīng)嚴酷低溫的環(huán)境條件,極地地區(qū)石油開發(fā)則需采用專門的冰級海洋平臺或鉆井船。世界上第一艘冰級超深水鉆井船為韓國三星重工建造的“Stena DRILLMAX ICE”號,設(shè)計作業(yè)水深為3000m.最大鉆井深度為10000m,可在一40℃的低溫、16m的海浪和41m/s的海風(fēng)環(huán)境下作業(yè)。國內(nèi)的中集來福士正在建造一座適用于嚴酷環(huán)境的冰級半潛式鉆井平臺North Dragon,服役溫度一25℃,設(shè)計依照北海海況,同時兼顧北極圈及巴倫支海況要求,能夠抵御北海百年一遇的風(fēng)暴。海洋石油平臺升級換代,促進了平臺材料性能的進一步優(yōu)化升級。為保證海洋石油平臺建造的經(jīng)濟性以及服役期的安全性,平臺用鋼應(yīng)具有更高的強度、更優(yōu)的低溫韌性和可焊性。

高強輕量化 高強度一直是海洋用鋼發(fā)展的方向,一方面,海洋平臺用鋼出于比強度以及成本節(jié)約等方面的考慮,趨于使用更高強度的鋼;另一方面,提高鋼的強度,還可增大平臺的承載能力和作業(yè)能力。隨著深水資源的進一步開發(fā),高強輕量化將是海洋平臺用鋼的主要發(fā)展趨勢。

厚規(guī)格化 隨著海洋平臺構(gòu)件向大型化發(fā)展,海洋平臺用鋼的厚度也不斷增大。度達60mm甚至更厚的特厚板的應(yīng)用已較為普遍,自升式平臺樁腿的升降齒條機構(gòu)需要特厚齒條板,最大達到259mm.渤海裝備遼河重工在建的CP-300與CP-400自升式平臺的齒條鋼厚度存在明顯的差別,其中CP-300齒條鋼的厚度為127mm和152.4mm,CP-400齒條鋼的厚度則達到178mm。隨著海洋油氣開發(fā)不斷向深水發(fā)展,平臺用鋼的厚規(guī)格化是大勢所趨。

良好的低溫韌性 北極地區(qū)的嚴酷環(huán)境給油氣勘探開發(fā)帶來了極大的難度和挑戰(zhàn)。北極大部分地區(qū)常年被冰雪覆蓋,北極海區(qū)最冷月平均氣溫可達一40℃,歷史最低溫度接近一70℃。鋼鐵材料在低溫下可能產(chǎn)生韌脆轉(zhuǎn)變,有發(fā)生低溫脆斷的危險,極地低溫環(huán)境要求海洋平臺用鋼具有良好的低溫韌性。隨著海洋油氣開發(fā)的目標轉(zhuǎn)向北極,F(xiàn)級甚至是更高級別鋼材的需求量將大增,中集來福士為挪威建造的Frigstad Deepwater Rig Beta半潛式石油平臺已大量使用F級別的鋼材,包括FH36、F420、F460、F550和F690等。

良好的焊接性 作為大型焊接裝備,焊接工作在海洋平臺建造中所占的工時和成本比例較大。普通平臺鋼焊前需進行預(yù)熱,焊后需進行熱處理,通過提高平臺用鋼的焊接性能,不僅可以減少甚至免去焊前預(yù)熱和焊后熱處理工序,大大提高建造效率,降低建造成本;還可有效減少或避免裂紋等焊接缺陷發(fā)生,提升平臺的內(nèi)在質(zhì)量。因此,海洋平臺用鋼對焊接性的追求是無止境的。通過工藝技術(shù)革新,提高平臺用鋼的焊接性將是國內(nèi)外廠家不斷發(fā)展的方向和目標。

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