□ 胡執虎
從厚板生產的新成員逐漸成長為國內領先的海洋工程用鋼供應商,寶鋼5m厚板十年磨一劍,以強大的研發團隊、先進的工藝裝備和技術為依托,結合海洋工程用鋼的特點,通過先期介入的模式,從船板領域逐步拓展至海洋工程用鋼領域,實現了寶鋼海洋工程用鋼從無到有、從有到優,逐步實現了從量變到質變的飛躍。
海洋工程裝備是指用于海洋資源勘探、開采、加工、儲運、管理及后勤服務等方面的大型工程裝備和輔助性裝備,具有高技術、高投入、高附加值和高風險等特點。目前,海洋工程用鋼根據其作業類型和特點主要可分為海洋平臺用鋼、海洋能源設備用鋼和海底油氣管線用鋼三大類,其中海洋工程裝備主體是海洋油氣資源勘探、開發裝備,也是寶鋼海洋工程用鋼的主要目標市場,包括各類鉆井平臺、生產平臺及各類輔助性工程船舶。
海洋工程裝備是在苛刻的腐蝕性環境下使用的大型工程結構件,長期受到海水及海生物的侵蝕,同時服役期比船舶類高出約50%,因此鋼板必須具有高強度、高韌性、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性能及耐海水腐蝕等特性,國際海洋平臺用鋼主要級別為屈服強度355MPa、420MPa、460MPa,最高級別可達690MPa。2010年以前,我國EH36(屈服強度355MPa)及以下平臺用鋼基本實現了國產化,占平臺用鋼量的90%,但關鍵部位所用高強度、大厚度材料的抗層狀撕裂性能和大線能量焊接性能與國外相比仍存在較大差距,大部分仍依賴進口。
2011年以來,隨著石油價格的不斷攀升,海洋工程裝備行業迎來了大力發展的歷史機遇,寶鋼海洋工程用鋼產銷研小組抓住機遇,結合海洋工程用鋼的特點,通過開展EVI項目,充分運用用戶思維,依托寶鋼先進的工藝裝備,開發出具有國際先進水平的強度、低溫韌性、碳當量、內質、平直度、厚度精度等要求均較高的海洋工程用鋼,對我國海洋工程裝備行業的發展起到了積極的推動作用。
EVI (Early Vendor Involvement,意為供應商早期介入)指材料制造商通過介入下游用戶產品早期的研發階段,充分了解用戶對原材料的需求,為用戶量身定制個性化材料的服務。EVI的核心內涵是用戶思維、協同思維、進取思維,通過與用戶面對面的交流,充分識別用戶需求和設計理念,從客戶的角度考慮,全面介入客戶從研發到生產的各個環節,充分發揮寶鋼在技術、裝備、制造能力和服務等方面的優勢,為客戶創造價值,實現差異化的競爭策略。
“藍鯨系列”鉆井平臺是目前全球最先進的超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺,采用Frigstad D90基礎設計,由煙臺中集來福士完成全部的詳細設計、施工設計、建造和調試,配備DP3動力定位系統,入級挪威船級社。平臺長117m、寬92.7m、高118m、最大作業水深3 658m、最大鉆井深度15 250m,是目前全球作業水深、鉆井深度最深的半潛式鉆井平臺,適用于全球95%的深海區域作業。與傳統單鉆塔平臺相比,該平臺配置高效的液壓雙鉆塔和全球領先的西門子閉環動力系統,可提升30%的作業效率,節省10%的燃料消耗。該平臺先后榮獲2014 《World Oil》頒發的最佳鉆井科技獎及2016 OTC最佳設計亮點獎。2017年2月13日,“藍鯨1號”交付;同年其作為核心鉆探裝備,助力我國首次試采海域天然氣水合物成功,從5月10日點火至7月9日關井,創造了產氣時長和總量的世界紀錄。
據“藍鯨系列”平臺初步設計資料,整平臺設計鋼板用量約2萬噸,材質以普通強度、高強度材料為主。經調研寶鋼EVI技術團隊,了解到深海半潛式鉆井平臺的空船重量對平臺的可變載荷、結構強度、水動力性能等都有一定影響,為深海半潛式鉆井平臺最為關鍵的性能指標之一。空船重量過大會導致平臺超重、可變載荷減小等不良影響。鑒于此,平臺業主、設計和建造單位等相關方均希望減輕平臺自重,因此在簽訂平臺建造商務合同時,通常將平臺自重指標納入商務條款,并作為平臺最終交付時驗收合格最重要的指標之一,在商務合同中予以體現。
煙臺中集來福士“藍鯨系列”設計師團隊經過前期初步調研,綜合考慮國內高強、超高強海洋工程用鋼生產廠家的產品認證范圍、供貨能力及供貨業績等相關信息后,經權衡材料采購成本、采購周期及國內超高強海洋工程用鋼的可靠性、可加工性等相關要求,制定了主體材料以普通強度、高強度鋼板為主的設計方案,整體設計方案選材相對謹慎。寶鋼船舶及海洋工程用鋼EVI技術團隊在了解以上情況后,提出了以超高強度、高強度材料替代高強度、普通強度材料實現高強減薄,以及嚴控平均厚度公差精度實現減少厚度增重比2種途徑,以期實現減輕平臺空船自重的目標。考慮到前期煙臺中集來福士設計師團隊已完成了初步選材評估工作的實際情況,為打消其疑慮,寶鋼船舶及海洋工程用鋼EVI技術團隊向“藍鯨系列”平臺設計團隊介紹了寶鋼高強度、超高強度鋼板的供貨能力,展示了其最新研制的高強及超高強低溫鋼板的力學性能、加工性能等實績參數,并承諾將在最短時間內取得相應產品的工廠認可證書。最終,寶鋼船舶及海洋工程用鋼EVI技術團隊的專業精神得到了用戶的認可,“藍鯨系列”平臺設計師團隊同意與寶鋼團隊共同優化設計選材工作。寶鋼船舶及海洋工程用鋼EVI技術團隊全面介入“藍鯨系列”平臺設計選材工作,雙方充分結合平臺服役特點及材料特性,使材料在設計標準允許的情況下,最大限度發揮材料潛能。經雙方團隊多頻次、全方位的深入交流,最終確定了實施方案,主要實施途徑如下:
(1)高強減薄方向
為減輕鉆井平臺自重,計劃通過提高設計選材強度,以期在滿足同等結構強度前提下降低材料設計厚度,即通過高強減薄方式實現減少材料使用量。本方案用超高強船板替代高強船板、高強船板替代普通船板的途徑,實現超高強船板、高強船板使用比例整體提升5%以上,整平臺鋼板使用量減少1%以上,即實現整平臺材料減重約200 t。
(2)厚度增重比控制
寶鋼船舶及海洋工程用鋼EVI技術團隊根據前期內部試驗結果,向設計團隊呈現了厚度精度控制實績,并承諾通過簽訂技術協議的形式確保供貨材料平均增重比不超過1.5%(標準要求厚度為正公差),最大限度減少因材料厚度增加引起的平臺重量增重。
通過上述2種途徑,實現整平臺的高強、超高強鋼板使用比例接近100%,整平臺鋼板厚度重量添加量減少約0.5%。通過上述優化,整平臺自重減少約400 t,有效控制了平臺自重及重心的高低,確保了平臺的可變載荷等關鍵技術指標,極大提高了平臺價值和產品競爭力,得到了用戶、平臺業主的高度認可;此外,平臺用鋼量減少也相應減少了材料采購、運輸及材料加工等成本,取得了良好的經濟和社會效益。參照2013年平臺材料采購時的物價水平,1座平臺鋼材自重減少約400 t,單價6 000~8 000元/t (材料采購成本、運輸成本、加工成本、安裝成本等),經測算,預計每座平臺節省建造成本約300萬元,且該優化設計在后期同類型的平臺建造過程中將持續產生效益,也可為其他類型平臺的設計建造提供有益經驗。
近年來,隨著競爭對手不斷加大設備投資,寶鋼在裝備方面的優勢與競爭對手的差距正逐步縮小,產品同質化競爭趨勢越發明顯。如何在激烈的市場競爭中生存,成為各大鋼廠積極探討的課題。面對全新的海洋工程用鋼市場,寶鋼積極探索EVI模式,從客戶角度,全面介入其研發、設計、生產各環節,充分發揮寶鋼在技術、服務能力方面的軟實力,為客戶創造價值,實現產品從普通的船舶用鋼市場向高端海洋工程用鋼市場領域的跨越,闖出一條產品差異化之路,取得了較好的經濟效益和社會效益,實現了寶鋼與客戶的“雙贏”。同時,也為其他品種的市場開拓、實現產品差異化競爭提供了有益借鑒。○