我国海洋钢结构现状与展望Word文档格式.docx
《我国海洋钢结构现状与展望Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国海洋钢结构现状与展望Word文档格式.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
它凝聚了成千上万人们的智慧和劳动成果，是
一个国家综合国力的象征，特别是大型“舰船”、“海洋工程装置”的开发，更是衡量一个国家能否跻身于世界造船大国的标准。
经历20世纪两次世界大战后，人们吸取了极大的教训。
为了保卫海疆、促进国家经济发展，世界海洋国家十分重视造船业的发展。
随着海
洋开发进程的加快，海洋工程装备更成为世界造船业的新宠和必争领域。
今天，人们论及“海洋钢结构”，较多地是归属于“海洋工程装置”门类的海洋钢结构。
中国钢结构协会海洋钢结构分会正是为从事国内
外“海洋钢结构”的教育、设计、制造、研究等方方面面的人员，搭建信息与学术交流平台。
我国造船业发展历程
我国是世界四大文明古国之一，内陆有众多的江、河、湖，沿海有18000海里长的海岸线，面临太平洋的浩瀚大海。
我国的造船历史非常
悠久。
自公元前约l万年～4千年的远古期新石器时代至今，我国造船业大致经历了原始期、开创期、盛行期、衰落期、恢复发展期、兴旺期
等过程。
1原始期
公元前约l万年～4千年的远古期新石器时代就有“伏羲氏刳（KU）木为舟，剡木为楫”的美丽传说。
2开创期
“船”的雏形要算是从殷商时期的简易“舟”的出现，用作在河、湖中运送货物。
春秋战国时期制铁业的出现，造“舟”开始用铁钉连接
木板，并出现了舟师（水军）。
秦汉时期由于农田水利、制铁技术的发展，造船规模与技术在秦汉时期都有了进一步发展。
汉朝时，不仅船型
分类也已相当明确，而且根据使用要求在船上配置桅、桨等属具。
三国两晋时期的长江战船已有楼五层，可载兵3000人。
并出现了海船，也
能载六、七百人，货一百吨，张四帆。
汉代的海船沿海岸航行，到了印度和斯里兰卡。
3盛行期
唐代的海船已能远航西洋。
阿拉伯商人向东航行，也用中国的船舶。
到了宋代，木帆船建造技术已趋成熟，能按照船舶的图样进行施工，并
开始采用滑道下水；
海船上也装有指南针；
在世界造船史上留下了首先使用压载的记录。
元代至明代更是我国木帆船的鼎盛时期。
元代广为
分布的船厂以及种类多、数量大的船舶出现，为世界之罕见。
为了远征的需要，建立了庞大船队。
我国的造船技术和航海技术在明代则达到
了世界最高水平，明代郑和大宗宝船下西洋，远航船队到达三十多个国家，最远曾经到达东非海岸和红海口，更是举世闻名，并成为人类开
始征服海洋的象征。
4衰落期
1840年鸦片战争敲开了闭关锁国的清政府大门，帝国主义野蛮入侵，给我国人民带来了极大灾难和痛苦。
100多年前，在19世纪60年代中
期，清政府接受了有识之士“师夷长技以制夷”的建议，制炮造船，加强海防，创建了江南造船总局和福建船政局，揭开了我国近代造船业
的序幕，建造了大量的船及一些铁壳船。
但由于清政府的腐败，我国北洋水师的战舰惨败于中日甲午战争，成为中华民族的极大耻辱。
随着20世纪30年代电焊技术的应用，世界造船史进行了一次伟大的变革。
但由于第二次世界大战的爆发，我国的造船业已处于完全停顿状
态，只有搬迁重庆的交通大学尚有少量造船系学生及一些小型修造船厂在支撑我国的造船业。
5恢复发展期
20世纪40年代末，新中国诞生后，在中国共产党领导下，我国造船业快速发展。
年长的造船工作者，对当时的造船状态还是记忆犹新的。
20世纪50年代初，百废待兴，我国造船业完全是在一些被破坏的修造船业基础上，在艰苦环境中开始恢复。
20世纪50年代我国政府曾求助于
前苏联，前苏联也派出了一批专家与技师，帮助并指导我国。
引进了苏联的“技术转让”，设计并建造了我国第一代军用快艇与炮艇。
设计
上海黄浦江的渡轮时，是测绘了美国的渡轮，关起门来进行。
但无论怎样说，那时我国造船业开始有所复苏，我国的船舶设计队伍刚刚在起步，一机部第九产品设计室（七O八所的前身）就是我国现代造船
设计单位的雏形，那时我国也研制了一些内河与沿海的中小型船舶。
正当我国需要进一步发展造船业的时候，1960年前苏联单方面撕毁了合同，撤走专家，拿走所有的技术资料，对我国实行经济封锁。
但在
中国共产党领导下，我国有一批20世纪50年初、中期留英学者为了报效祖国，已陆续回国，投身于祖国的造船业，他们从人才培养、基础理
论、专业知识、建造工艺、企业管理等方面做出了积极的贡献。
与此同时，20世纪60年代，国家以一机部第九产品设计室为主体，组建了一
大批设计与研究单位，并成立国防部第七研究院。
该研究院除了设计沿海船舶外，还开始设计与建造战斗舰船。
尽管没有前苏联的帮助，依
靠自己的力量，经过近十年的努力，建成了全部采用国产材料与设备的我国第一艘“东风”号万吨轮。
嗣后建成了一大批“阳”宁号、“风
”字号的万吨轮（“朝阳”号、“向阳”号、“庆阳”号、“益阳”号、“风雷”号、“风庆”号），为我国远洋运输事业的发展起了重要的
作用。
与此同时，我国也依靠自己的力量，建成了大型客货船“长征”号，嗣后建成了一批“长”字号客货船（“长自”号、“长力”号、“
长更”号、“长生”号）。
直至今天，他们是我国两大造船集团公司舰船与海洋工程设计与研究的主力。
另外，交通部、地方省市及大型造船
厂也相继组建并成立船舶设计与研究单位（部门），我国造船队伍进一步发展壮大。
6兴旺期
随着20世纪70年代末期的改革开放，我国造船业进入新的发展期。
民用运输船舶进入了国际市场，中华造船厂于1980年建成了第一艘大
开口多用途货船；
大连造船厂、江南造船厂建成了1～5型2．7万吨级的出口散货船、9．8、11．5、11．8万吨级的出口油船。
军用舰艇的研
制也进入了改进、创新阶段，新型的战舰不断地涌现。
特别是进人20世纪90年代以后，邓小平同志“中国的船舶要出口，要打进国际市场”的指示，通过技术引进、消化吸收和自主开发，民用
运输船舶进一步扩大国际市场，向自动化、高性能化发展，军用舰艇向现代化进军。
研制了具有高技术、高附加值的大型与超大型新型船舶
，研制了具有先进技术装备的战斗舰艇，研制了具有高风险、高投入、高汇报、高技术、高附加值的海洋工程装置。
1993年以来使我国造船
总吨位已连续十年居世界第三位，2003年中国造船产量超过了600万载重吨，占世界11．2％的份额，2004年中国造船产量已超过850万载重
吨，占世界的份额已超过15％，我国造船业占世界造船份额节节攀升。
20世纪90年代末期及21世纪初，党中央、国务院领导关于“中国有希望成为世界第一造船大国（就吨位比较）”、“中国完全有可能建成世
界一造船大国”等的重要批示，为了实现造船大国的目标，提出了“船舶科技跨越工程”的总体构思一一“十一五”全面强化、“十二五”
深化提升，10年以后，也就是2015年前后，我国的造船产量将占世界造船份额的30％以上，我国造船业进入了前所未有的兴旺期。
--------------------------------------------------------------------------------
发布时间：
2006-05-19来源:
《中国钢结构年鉴》
国内外海洋石油工程装置的现状
人类在开发与利用海洋活动中，形成了海洋产业，发展了种类繁多的“海洋工程结构物”，它们主要是用于资源勘探、采油作业、海上施
工、海上运输、海上潜水作业、生活服务、海上抢险救助、海洋调查等。
如美国夏威夷发电厂、日本关西海上浮动式飞机场、巴西亚马逊河
口纸浆厂、印尼海上天燃气液化厂等海上浮动结构以及用于海洋油气资源的勘探、开发与综合利用的型式各异的海洋油气工程装置。
它们往
往可分成固定式和移动式两大类。
“海洋工程结构物”中要数海洋油气工程装置最为活跃，它在海洋产业中居首位，占全球海洋产业的25％
。
（1）海洋油气是国家重要能源
众所周知，石油、天然气、煤炭、核电是国家的四大重要能源。
美国2002年10．5万亿美元GDP（国内生产总值）都是建立在能源基础上的
，93％的能源来自石油、天然气、煤炭和核电，其中石油能源占总能源的40％，天然气占22％（《国际石油经济》2003年7月）。
随着陆上资源的枯竭、能源消耗与日俱增，进入20世纪后半期，“能源发展”成为世界人民关注的焦点。
据英国石油公司（BP）《2002年世
界能源统计年评》统计报告表明，2002年世界能源消费从2001年的91．65亿油当量增加到94．05亿油当量，增长了2．6％，超过才世界过
去十年的年均增长率1．4％。
我国2002年一次能源消费猛增了19．7％，已成为仅次于美国的世界第二大能源消费国（根据《国际石油经济》
2003年7月）。
近20年我国GDP平均增长速度达到9．66％，未来也将保持在7％左右。
GDP增长7％，能源增长为4％。
但目前我国能源增长还不足2％，
能源的缺口将成为制约我国经济增长的瓶颈问题。
目前，我国能源长期依赖煤炭，高达72％。
专家研究表明，到2020年，实现经济翻两番，
需发电容量8亿～9亿kW左右。
如全部用煤，须增加12亿吨以上的电力用煤，由此将给资源、采掘、运输及环境带来难以承受的压力（中国能
源网2004一08―19）。
另外，由于人们对核电站的安全性担心，石油、天然气将是改善我国能源结构的主要选择。
所以，石油和天然气的生
产对促进国民经济具有十分重要的战略意义。
据《BP世界能源统计》资料，在20世纪90年代全世界新发现76个巨型油气田中（可采储量超过5亿桶油当量，约6820万吨。
其中17个为可采
储量大于10亿桶油当量的超巨型油气田，约1．36亿吨），陆上占36％，海上占64％。
而海上小于500m的浅水区占44％，大于500m的深水区
占20％。
深海地区储量约占海洋油气总储量的12％。
我国在近海海域发现了一系列富含油气的盆地，主要分布在渤海，黄海、东海、珠江口、北部湾和莺歌海等区域。
我国国土资源部宣布：
我国管辖南海海域又圈定的38个沉积盆地，海上油气资源可达400亿吨以上的油当量（2004年2月26日《人民日报》）。
据《中国产经新闻》
2004年3月2日报道：
中国南海石油储量在230～300亿吨油当量，占中国总资源的三分之一，有“第二个中东海湾”之称。
所以，我国是世界
上海底油气资源非常丰富的国家之一。
但由于我国缺少必要的海洋油气能源的钻探、开发及生产装备，目前我国海上油气勘探、开发、生产
主要在大陆架，水深不超过300m，海上原油发现率仅为18．5％，天然气发现率仅为9．2％。
至今对南海的物探和开发仍处在空白状态。
所
以，开发海洋油气，特别深海油气是不仅成为我国石油工业的主要增长点，而且是国家重要能源。
（2）海洋油气开发的旺盛投资，为海洋油气工程装置的发展提供了巨大机遇
世界海洋油气开发投资旺盛，前景十分看好。
据挪威NorlandConsultansAs的保守预测，2002年～2007年世界海洋油气开发年均投资总量
在1000亿美元以上，2004年投资总量已达到了1250亿美元。
其中，投资量变化最大地区是西非和前苏联地区，这些地区将成为石油供应新
的增长点，可以减少世界各国对不稳定中东石油的依赖。
北美、墨西哥湾继续维持高产，安哥拉和尼日利亚海岸的深水钻井取得了巨大成功
，某些油田的储量超过了1．3亿吨。
此外，更令人瞩目的是亚洲天然气需求日益增长，导致亚太地区的海洋油气开发前景十分看好。
（3）海洋油气工程装置是造船业利润的新增长点
在世界海洋产业中，海洋油气工程装置油气生产给人们带来了巨额财富，在荒漠或海滩下造就了一批“石油富国”。
当今世界海洋油气工
程装置的投资占整个海洋工程装备投资的70％以上。
人们从海底开发油气资源的过程主要是物探（是用地球物理勘探船，采用地震勘探法了解海底地质构造，以寻找储油构造，为钻探提供依
据）、钻探（广泛采用自升式平台或半潜式平台，利用勘探资料，对可能有油气的地质进行钻井、取芯，以决定是否钻评价井、数量和井位）、
开发（主要是计算油藏储量，制定开发方案，其中包括资源、工程与经济评价，然后确定采用固定式平台或浮式生产系统进行生产、储存、运
输）。
上述的每个过程，都需要有海洋工程装备得以保证。
如今，海洋油气工程装备产业是直接关系到海洋油气资源开发、影响国家能源稳定和经济安全的战略产业。
海洋油气工程装备已是造船业
利润的新增长点，并成为主要海洋国家相争的目标。
世界上主要海洋国家，诸如美国、英国、法国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等国，
相继制定了“国家海洋发展战略”，提出了“海洋是能源之源、立国之本”、“保证海洋的可持续发展”等政策。
韩国现代重工企业在《10
年计划纲要》中提出：
2010年海洋工程装置业务销售收入达到35亿美元，提高在总销售收入中的比例为20％；
韩国三星重工企业在《中期发
展规划中提出》：
2005年2月前，扩大海洋工程装备的建造能力，使其海洋工程装备的年销售收入由目前的5～6亿美元增长到2005年的10亿
美元。
随着我国能源消费增长、国家能源战略的调整、保护和开发海洋油气资源，为海洋油气工程装备产业发展带来了广阔的发展空间。
为
了适应我国这一形势的需要及参与国际竞争，我国制定了《全国海洋经济发展规划纲要》海洋工程装备开发的战略目标。
国外海洋石油工程装置
从1887年H．L．威廉斯在加利福尼亚州海边完成了第一口井，拉开世界近海石油工业的序幕起，至今已经历了整整一个世纪，已研制了
多种多样的海洋石油工程装置以及特种工程船舶（地球物理勘探船、供应船、拖船、起重船、打捞救助船、特种工程船、海底电缆布设船、铺
管船及深潜器母船等）。
国外海洋石油工程装置大致是由10～25m水深的驳船式、坐底式钻井平台，发展到自升式、顺应式桩塔（CPT）、张力腿平台（TLP）、半潜式
平台（SemlSubmersmlePlatform简称Semi―FPS）、浮式生产储油装置（FolatingProductionStorageandOffloading简称FPSC））、张力腿平台、
竖筒式平台（SPAR）、水下井口和柔性立管生产系统（SPS）等的过程，水深已达2500m以上。
其中，半潜式平台、张力腿平台和SPAR平台，由
于抗风浪能力强，甲板面和装载量较大，特别是离岸越远、水深越大，越显示其优越性。
至2004年底，国外已建成约25座世界上最先进的第
五代半潜式钻井平台，钻井的最大水深已超过3000m。
张力腿平台、SPAR平台在国外已广泛应用于深海油气田开发。
各种产品已逐渐形成
系列，如半潜式平台的“BINGO"
系列、“GVA”系列等，张力腿平台的“Seastar”系列、自升式平台的“JU2000”系列（美国
Friede&
G0ldman公司）和“CJ50”系列（荷兰GUSTOMSC公司）等。
值得指出的是：
海洋石油工程装置中FPSO是十分引人注目的，尽管它的开发历史较短，数量也较少，但这种外型类似油船的海洋工程装
置在甲板上密布了各种生产设备和管路，并与井口平台的管、线连接，并设有特殊的系泊系统、火炬塔等复杂设备，整船技术复杂，价格远
远高出同吨位油船。
它具有强的抗风浪能力、投资也低、见效快、可以转移重复使用等优点外，它的储油能力大，并可以将采集的油气进行
油水气分离，处理含油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输，被誉为“海上加工厂”，已成为当今海上石油开发的主流方式。
1903年，美国在加利福尼亚州圣巴巴拉（SantaBarbaraCounty）的萨默兰特（Summerland），开发了世界上第一个海上油田。
1922年委内瑞拉内陆湖泊～马拉开波（Maracaibo）湖中发现了石油，钻机就竖在木质平台上，这是世界上首先采用固定平台开采海底石油
1949年墨西哥海湾“环球40号”第一座坐底式平台，工作水深为3～30m，1963年美国建成“环球54号”坐底式平台，工作水深达53m。
1953年，“台隆”号自升式平台建成以后，许多海洋国家开始设计、建造各种移动式自升式平台。
1967年，日本海洋钻井公司研制成采用转动销式升降装置、并能座于软地基的“富士”号自升式平台。
1973年日本三菱公司还为印度承建了一座自航的自升式平台。
20世纪80年代，中型自升式平台的升降桩腿，已采用三角形、四方形截面的混凝土结构制成，能用于水深超过60m，并可减少波浪、潮
流等外载荷的作用。
继自升式平台之后又出现了半潜式钻井平台。
1962年，美国建成“兰水一号”半潜式钻井平台。
1979年2月24日，日本海洋钻井公司在日
本新泄省三岛群寺泊町水深127．5m的海上油气田，也采用了半潜式钻井平台“白龙五号”。
总之，经过人们的研究和开发，全世界海湾与海洋中使用的平台有万座以上。
值得注意的是，海洋石油工程装置由于1960年墨西哥湾的飓
风毁坏平台，导致了平台设计准则的改革。
但1964年百年一遇的风暴又袭击了墨西哥海湾的13座平台；
次年，百年一遇的贝特西（Betsy）飓风
再度袭来，毁坏3座平台并损伤许多其他的平台，设计者放弃了25年和50年重现周期的参数，而开始采用100年重现期进行设计，焊接的管节
点更加严格。
另外，1977年壳牌石油公司利用1艘59000吨载重量旧油船改装成FPSO，用于地中海卡斯特利翁油田的开发，自此世界上第一艘FPSO问
世。
这种以“船”为基式，对开采的石油进行油、水、气分离，处理含油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输，集人员居住和生产指
挥系统为一体的大型海上=石油生产基地异军突起。
它相对平台而言，具有极强的抗风浪能力，能长期系泊在海上，储／卸油能力大，可转
移地点重复使用，初投资小。
随着海洋油气开采向深海与海况恶劣的海域拓展，特别是海洋边际油田开发热潮的兴起，FPSO备受世界石油公
司青睐。
20世纪80年代FPSO有了进一步发展，并开始用新建的FPSO
海洋工程装置特点
众所周知，舰船和海洋工程装置都是在水上执行任务、完成使命的。
它们必定具备“使用性能”与“航行性能”两种主要特点。
“使用性
能”是执行任务的能力，而“航行性能”是执行任务的手段。
舰船的“航行性能”是指舰船在规定水域沿着确定的航线，以一定的速度到达
目的地，主要包括舰船的浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性等。
而海洋工程装置的“航行性能”完全有别于舰船，因为绝大部
分的海洋工程装置是没有动力的，须要由拖轮将它拖到指定的工作海域。
海洋工程装置与常规舰船绝然不同，它往往固定在浩瀚大洋、也有在海洋深处环境中工作，是危险性高度集中的载体，具有高风险、高技
术、高附加值、高投入、高回报的综合性海洋钢结构。
有更高的标准及规范要求，其主要特点是：
（1）作业范围广，质量要求高，不是在固定海域，而是可以移位，能在不同海域、不同水深、不同方位作业。
因此，要适应较广海域的环境
条件。
同时作业工况亦多，有移位、就位、生产作业、风暴自存等，所以，质量要求高。
（2）使用期长、可靠性指标高，一般极少进坞维修，可靠性指标高主要体现在：
强度要求高一一永久系泊在海上，除了要经受风、浪、流的作用外，还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境力的作用。
疲劳寿命的要求高一般要求25～40年或不进坞维修，因此对结构防腐、高应力区结构型式以及焊接工艺等提出了更高要求。
建造工艺要求高――为了保证海洋工程的质量，采用了高强度或甚高强度钢的特殊钢材（包括Z向钢材、大厚度板材和管材）。
所以，建造
工艺及其配套装备要求高。
生产管理要求高――海洋工程的建造、下水、海上运输、海上安装甚为复杂，生产管理明显地高于常规船舶。
（3）安全性要求高，由于人们现有的认识及其操作问题，海洋石油工程装置所产生的海损事故还是十分严重的，如：
我国从日本进口的“渤海二号”自升式平台，1979年在渤海湾倾覆沉没，死亡72人。
挪威一座五角形半潜式生活平台“亚历山大．基尔兰德”（AlexanderL．Kielland）号1980
年3月27日因一根撑杆疲劳破坏，导致其他几根撑杆和一根主要立柱随之毁坏，整个平台在15分钟之内在北海倾翻，造成123人死亡和失踪的
重大事故。
加拿大“海洋探索者”号（0ceanRanger）半潜式平台，1982年沉没，死亡84人。
我国“爪哇海”（GlomarJavaSea）钻井船，1983年在南海的莺歌海海域沉没，死亡81人。
北海一座导管架生产平台因气体泄漏，与明火相遇发生爆炸，l988年沉没，死亡167人，直接损失9亿美元。
2005年3月15日巴西Roncador油田（离巴西120km，水深1350m，储量30亿桶）的采油平台因天燃气泄漏，发生三次爆炸，虽经现场26艘船
多日施救，但在3月20日晚上9点30分翻转900，沉人海底。
造成11人死亡的重大事故。
该平台是1994年意大利建造，于1999年10月耗资3．
56亿美元改建2l口井的采油平台，2000年5月投产。
2005年事故发生时才投产6口井，每天产油8．4万桶、天燃气130万方。
（4）学科交叉。
技术复杂，海洋工程装置的结构分析不仅要考虑流、固耦合响应，还要考虑流、固、土耦合响应，它涉及了海洋环境、流体动
力学、结构力学、土力学、钢结构、船舶技术等多门学科交叉的复杂问题。
（5）承包商多、界面复杂，海洋工程装置是综合性的工程，异地异国的承包商多，分包商所需的技术参数又相互制约，界面极其复杂。
设备
的运输、保管、安装、调试等管理繁琐。
海洋工程装置的关键技术
针对海洋工程装置的特点和国内外市场的需求，结合我国实际的研发与建造水平，进一步发展海洋工程装置，急需解决十大共性的关键技
术：
1）探索海洋工程装置的新形式；
2）总体设计与结构设计准则；
升级会员 