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海洋平台用钢的发展趋势

2024-02-05 15:27     来源:海洋石油装备与材料     海洋新材料海上油气平台海上油气
伴随海洋油气开发由浅水区向深水区,由常规温和环境向极地高寒环境发展,推动了海洋石油平台的不断升级换代。

固定式平台的使用逐步减少,以自升式平台、半潜式平台为代表的移动式平台用量随之增多。另外,移动式平台的作业水深、作业能力及范围也逐渐增大。自升式平台由200ft作业水深依次升级至300ft、400ft甚至500ft。半潜式平台由最初的第一代发展至第六代、第七代。目前,由中集来福士为挪威Frigstad Deepwater公司承建的第二座第七代超深水双钻塔半潜式钻井平台(Frigstad Deepwater Rig Beta)已启动开工。Frigstad Deepwater Rig Beta是全球最大的超深水双钻塔半潜式钻井平台之一,最大工作水深为12000ft(3658m),钻井深度为50000ft(15250m),平台可在墨西哥湾、中国南海、澳大利亚、巴西海域、西非、南大西洋等深水海域作业。为适应严酷低温的环境条件,极地地区石油开发则需采用专门的冰级海洋平台或钻井船。世界上第一艘冰级超深水钻井船为韩国三星重工建造的“Stena DRILLMAX ICE”号,设计作业水深为3000m.最大钻井深度为10000m,可在一40℃的低温、16m的海浪和41m/s的海风环境下作业。国内的中集来福士正在建造一座适用于严酷环境的冰级半潜式钻井平台North Dragon,服役温度一25℃,设计依照北海海况,同时兼顾北极圈及巴伦支海况要求,能够抵御北海百年一遇的风暴。海洋石油平台升级换代,促进了平台材料性能的进一步优化升级。为保证海洋石油平台建造的经济性以及服役期的安全性,平台用钢应具有更高的强度、更优的低温韧性和可焊性。

高强轻量化 高强度一直是海洋用钢发展的方向,一方面,海洋平台用钢出于比强度以及成本节约等方面的考虑,趋于使用更高强度的钢;另一方面,提高钢的强度,还可增大平台的承载能力和作业能力。随着深水资源的进一步开发,高强轻量化将是海洋平台用钢的主要发展趋势。

厚规格化 随着海洋平台构件向大型化发展,海洋平台用钢的厚度也不断增大。度达60mm甚至更厚的特厚板的应用已较为普遍,自升式平台桩腿的升降齿条机构需要特厚齿条板,最大达到259mm.渤海装备辽河重工在建的CP-300与CP-400自升式平台的齿条钢厚度存在明显的差别,其中CP-300齿条钢的厚度为127mm和152.4mm,CP-400齿条钢的厚度则达到178mm。随着海洋油气开发不断向深水发展,平台用钢的厚规格化是大势所趋。

良好的低温韧性 北极地区的严酷环境给油气勘探开发带来了极大的难度和挑战。北极大部分地区常年被冰雪覆盖,北极海区最冷月平均气温可达一40℃,历史最低温度接近一70℃。钢铁材料在低温下可能产生韧脆转变,有发生低温脆断的危险,极地低温环境要求海洋平台用钢具有良好的低温韧性。随着海洋油气开发的目标转向北极,F级甚至是更高级别钢材的需求量将大增,中集来福士为挪威建造的Frigstad Deepwater Rig Beta半潜式石油平台已大量使用F级别的钢材,包括FH36、F420、F460、F550和F690等。

良好的焊接性 作为大型焊接装备,焊接工作在海洋平台建造中所占的工时和成本比例较大。普通平台钢焊前需进行预热,焊后需进行热处理,通过提高平台用钢的焊接性能,不仅可以减少甚至免去焊前预热和焊后热处理工序,大大提高建造效率,降低建造成本;还可有效减少或避免裂纹等焊接缺陷发生,提升平台的内在质量。因此,海洋平台用钢对焊接性的追求是无止境的。通过工艺技术革新,提高平台用钢的焊接性将是国内外厂家不断发展的方向和目标。

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