水下閥門國產化探討

張 揚，李 韜

(1.海洋石油工程股份有限公司 天津300456；2.中海油能源發展裝備技術有限公司工程設計研發中心 天津300452)

0 引 言

水下閥門(subsea valve)是用于海水平面以下的一類閥門，常用于海洋油氣開發，主要使用在水下生產系統(SPS)中的管匯(PLEM)、終端(PLET)、管線等部位，這些系統須長期在水下使用，所以對這類閥門的可靠性有著非常高的要求。

長期以來，水下閥門市場一直被歐美閥門廠家占領，國家在“十二五”計劃中曾專設課題進行水下閥門的國產化研究，課題的研究成果在文昌 9-2/9-3/10-3氣田群項目中首次應用，并成功打破國外壟斷，實現水下閥門國產化。本文將針對文昌項目水下閥門國產化的一些經驗進行探討。

1 項目背景

文昌 9-2/9-3/10-3氣田項目位于中國南海西部，WC9-2氣田距離海南省文昌市海岸線 146,km，距離廣東省湛江市262,km，WC10-3氣田距離WC9-2氣田 21,km，其水下生產系統(SPS)水深為 141.5,m。其中需要的水下閥門信息如表1所示。

表1 水下閥門信息Tab.1 Information of the required subsea valve

由于“十二五”已經完成了對水下閥門的設計技術、制造技術、試驗技術的研究，所以在文昌項目中，經評估后對水下閥門進行國產化嘗試。

2 國內廠家資質審查

本次項目中，優先選擇中海油廠家短名單中 A等級廠家，這些廠家跟中海油有著長期、穩定的合作，他們的閥門產品質量已經在很多項目中得到了驗證，其品牌在行業內有著很好的客戶認可度，這些廠家是有實力進軍水下產品的。

3 對廠家的要求

水下閥門對于生產廠家有著很高的要求，如質量體系、設計研發能力、加工制造能力、試驗能力、售后服務等。

3.1 質量體系要求

水下閥門適用標準有別于常規閥門，根據項目要求或者客戶規范的不同，通常會要求廠家擁有如下的資質：①ISO 9001 質量管理體系要求[1]；②API Q1石油天然氣制造企業質量管理體系規范(非強制要求)[2]；③API 6A 井口及采油樹設備規范[3]；④API 17D水下生產系統設計及操作——水下井口及采油樹設備[4]；⑤API 6DSS 水下管線閥門規范[5]。

廠家應具有全部或者部分以上列舉的資質證書，其中 ISO 9001是質量體系規范，廠家必須具備該資質，對于API Q1，如廠家能提供則更佳。廠家投標時應當提供資質文本供審核，客戶在相應的官方網站進行查驗，確認資質有效后方能認可。

廠家應當提供符合最新版本規范的資質證書，如原有資質證書處于新舊版本過渡期，允許廠家提供舊版本規范的有效資質證書，但這需要廠家進行特殊說明。例如：ISO 9001—2015為最新版本，發布日期為2015年 9月份；其舊版本為 ISO 9001—2008，從2015年9月份開始使用新版本規范，所以在2015年9月份之前取得的 ISO 9001證書均為舊版本規范，ISO,9001資質有效期為3年，在2018年9月份之前有效期的舊版本證書均視為可接受，但廠家應當積極取得新的資質證書，以便更早地滿足新規范要求。

廠家應該接受客戶的質量體系審核，能夠提供完整的質量體系文件，至少應包括以下材料：①質量大綱、質量手冊。②HSE管理。③生產過程管理，如進料檢驗、廠家管理、可追溯管理、過程檢驗、不合格品控制、產品終檢等。④設備管理，如設備的維護、檢具校驗等；設計、生產規范，如關鍵零件采購、計算規范程序、焊接操作、無損檢測、油漆等。

3.2 設計研發能力

水下閥門在國內屬于新的閥門類型產品，國內廠家的經驗尚且不足，這就需要閥門廠家擁有較強設計、研發能力，通過對產品的深入理解，設計出高可靠性的水下閥門產品。買方應當實際考察廠家的技術能力，確認真正從事設計、研發崗位的專業工程師數量，核實公司每年在新產品設計、研發上的投資數額及比例，并進一步確認是否有專門的部門或者人員從事水下閥門設計研發。國家及地方政府也會進行一些企業技術研發資質的審核和認定，如“高新技術企業”、“技術研發中心”等資質，企業應當積極提交這些資質供買方審查。

3.3 加工制造能力

水下閥門涉及的制造程序比較復雜，主要有：①鍛件生產；②關鍵零件機加工；③閥腔耐蝕合金堆焊(見圖1)；④硬化涂層噴涂及研磨；⑤關鍵密封件性能保證；⑥裝配工藝；⑦無損檢測；⑧油漆工藝。

圖1 福尼斯焊接設備(可用于堆焊)Fig.1 Fronius welding equipment(for overlaying welding)

廠家應能夠完全把控以上的關鍵制造程序，最好能夠實現關鍵工序廠內完成，以便更好地控制加工質量，如不能夠完全實現廠內生產，應當有健全的質量管理程序，并提供全部可追溯的質量文件，實事求是地反映生產實際情況。

3.4 試驗能力

水下閥門的試驗通常可以分為型式試驗和出廠試驗。

型式試驗：通常按照 API 17D進行型式試驗驗證，包括了 PR2試驗、高壓艙試驗、壽命試驗，共計600次帶額定壓差開關，驗證閥門的整體性能。該試驗樣機須是完整的閥門和執行裝置的裝配體。型式試驗樣機需要額外準備，試驗通過后，樣機能否發給客戶作為訂單的一部分，需要與客戶進行協商。

出廠試驗：按照API 6A或者API 6DSS進行出廠試驗(FAT：Factory Acceptance Test)，出廠試驗合格后，方能將產品發給客戶。

廠家必須擁有全部的出廠試驗能力，型式試驗如需外委，廠家應選擇在權威的第三方實驗室進行，并取得客戶認可。型式試驗應在客戶認可的第三方或者客戶代表見證下完成，并出具完整的試驗報告。推薦選擇權威的第三方如挪威船級社(DNV)、英國勞氏船級社(LR)、法國船級社(BV)等。壽命試驗和高壓艙試驗分別如圖2、3所示。

圖2 第三方見證下的壽命試驗Fig.2 Lifespan test under the witness of the third party

圖3 水下閥門高壓艙試驗Fig.3 Hyperbaric chamber test for subsea valve

3.5 售后服務

水下閥門在水下管匯上屬于重要零部件，由于客戶在閥門安裝、使用上通常出現一些偏差及誤操作，甚至某些閥門需要進行現場緊急維修，閥門廠家需要積極配合客戶進行問題排查、緊急維修等，為客戶爭取寶貴的時間。在售后服務方面，國內廠家往往反應迅速，能夠很快到達客戶指定現場，并協調廠內專業人員為客戶服務。

由于水下閥門的服役時間很長，客戶可能需要在閥門服役 10～20年后進行維護或者返修，這時候需要閥門廠家仍然能夠追溯到需要維護的閥門全部信息，并提供需要的備品備件。

在選擇水下閥門國產化時，建議選擇擁有良好市場口碑、運營穩健、實力雄厚的廠家，以獲得長期、高質量的售后服務。

4 文昌9-2/9-3/10-3項目水下閥門國產化

文昌項目組經過慎重的評審，決定對項目中管匯水下閥門進行國產化，但入圍廠家需要經過項目組嚴格審核，并在要求日期前通過第三方見證下的樣機型式認證，實際國產化流程如圖 4所示。在經過嚴格的評審及公開競標后，蘇州紐威閥門股份有限公司獲得了本次水下閥門國產化訂單，須嚴格按照中海油技術規范要求進行生產。

由于首次進行水下閥門國產化，文昌項目組將更大程度地參與訂單過程管控，力求高質量完成首次生產任務。技術方案審核包括：①設計計算書、產品最終結構圖、FEA報告等；②關鍵供應商審核，包括鍛件供應商、關鍵密封件供應商等；③鍛造過程見證；④堆焊過程見證；⑤硬化涂層噴涂過程見證；⑥裝配及 FAT見證；⑦部分額外試驗見證，如填料壽命試驗等。

除此以外，文昌項目組委托權威第三方(LR)從項目開始直至項目結束，協助監督本項目的水下閥門產品(見圖 5、6)生產，并定期提供見證報告給項目組審核。

圖5 水下閘閥Fig.5 Subsea gate valve

圖6 水下球閥Fig.6 Subsea ball valve

文昌項目水下閥門的國產化為文昌項目節約了可觀的采購成本，并大幅縮減了采購周期，具體表現為：①成本方面，國產化較進口產品節約預算費用35%～40%,；②交貨期方面，國產化較進口產品節約交貨期30～45,d。

5 結 語

隨著國內制造業水平的提升，關鍵設備的國產化比例將會越來越大，并為國家的基礎建設提供有力的保障。國家已經吹響了建設“海洋強國”的口號，本次文昌項目水下閥門的國產化將會是一個成功的開始，預示著我國的海洋裝備制造業又上一步臺階。

［1］ ISO 9001，Pipe Hangers and Supports – Selcection and Application [S]. 2003.

［2］ API Q1，Specification for Quality Management System Requirements for Manufacturing Organizations for the Petroleum and Natural Gas Industry [S]. 2014.

［3］ API 6A，Specification for Wellhead and Christmas Tree Equipment [S]. 2010.

［4］ API 17D，Design and Operation of Subsea Production Systems-Subsea Wellhead and Tree Equipment [S]. 2011.

［5］ API 6DSS，Subsea Pipeline Valves [S]. 2011.