水下阀门国产化探讨

张 扬，李 韬

(1.海洋石油工程股份有限公司 天津300456；2.中海油能源发展装备技术有限公司工程设计研发中心 天津300452)

0 引 言

水下阀门(subsea valve)是用于海水平面以下的一类阀门，常用于海洋油气开发，主要使用在水下生产系统(SPS)中的管汇(PLEM)、终端(PLET)、管线等部位，这些系统须长期在水下使用，所以对这类阀门的可靠性有着非常高的要求。

长期以来，水下阀门市场一直被欧美阀门厂家占领，国家在“十二五”计划中曾专设课题进行水下阀门的国产化研究，课题的研究成果在文昌 9-2/9-3/10-3气田群项目中首次应用，并成功打破国外垄断，实现水下阀门国产化。本文将针对文昌项目水下阀门国产化的一些经验进行探讨。

1 项目背景

文昌 9-2/9-3/10-3气田项目位于中国南海西部，WC9-2气田距离海南省文昌市海岸线 146,km，距离广东省湛江市262,km，WC10-3气田距离WC9-2气田 21,km，其水下生产系统(SPS)水深为 141.5,m。其中需要的水下阀门信息如表1所示。

表1 水下阀门信息Tab.1 Information of the required subsea valve

由于“十二五”已经完成了对水下阀门的设计技术、制造技术、试验技术的研究，所以在文昌项目中，经评估后对水下阀门进行国产化尝试。

2 国内厂家资质审查

本次项目中，优先选择中海油厂家短名单中 A等级厂家，这些厂家跟中海油有着长期、稳定的合作，他们的阀门产品质量已经在很多项目中得到了验证，其品牌在行业内有着很好的客户认可度，这些厂家是有实力进军水下产品的。

3 对厂家的要求

水下阀门对于生产厂家有着很高的要求，如质量体系、设计研发能力、加工制造能力、试验能力、售后服务等。

3.1 质量体系要求

水下阀门适用标准有别于常规阀门，根据项目要求或者客户规范的不同，通常会要求厂家拥有如下的资质：①ISO 9001 质量管理体系要求[1]；②API Q1石油天然气制造企业质量管理体系规范(非强制要求)[2]；③API 6A 井口及采油树设备规范[3]；④API 17D水下生产系统设计及操作——水下井口及采油树设备[4]；⑤API 6DSS 水下管线阀门规范[5]。

厂家应具有全部或者部分以上列举的资质证书，其中 ISO 9001是质量体系规范，厂家必须具备该资质，对于API Q1，如厂家能提供则更佳。厂家投标时应当提供资质文本供审核，客户在相应的官方网站进行查验，确认资质有效后方能认可。

厂家应当提供符合最新版本规范的资质证书，如原有资质证书处于新旧版本过渡期，允许厂家提供旧版本规范的有效资质证书，但这需要厂家进行特殊说明。例如：ISO 9001—2015为最新版本，发布日期为2015年 9月份；其旧版本为 ISO 9001—2008，从2015年9月份开始使用新版本规范，所以在2015年9月份之前取得的 ISO 9001证书均为旧版本规范，ISO,9001资质有效期为3年，在2018年9月份之前有效期的旧版本证书均视为可接受，但厂家应当积极取得新的资质证书，以便更早地满足新规范要求。

厂家应该接受客户的质量体系审核，能够提供完整的质量体系文件，至少应包括以下材料：①质量大纲、质量手册。②HSE管理。③生产过程管理，如进料检验、厂家管理、可追溯管理、过程检验、不合格品控制、产品终检等。④设备管理，如设备的维护、检具校验等；设计、生产规范，如关键零件采购、计算规范程序、焊接操作、无损检测、油漆等。

3.2 设计研发能力

水下阀门在国内属于新的阀门类型产品，国内厂家的经验尚且不足，这就需要阀门厂家拥有较强设计、研发能力，通过对产品的深入理解，设计出高可靠性的水下阀门产品。买方应当实际考察厂家的技术能力，确认真正从事设计、研发岗位的专业工程师数量，核实公司每年在新产品设计、研发上的投资数额及比例，并进一步确认是否有专门的部门或者人员从事水下阀门设计研发。国家及地方政府也会进行一些企业技术研发资质的审核和认定，如“高新技术企业”、“技术研发中心”等资质，企业应当积极提交这些资质供买方审查。

3.3 加工制造能力

水下阀门涉及的制造程序比较复杂，主要有：①锻件生产；②关键零件机加工；③阀腔耐蚀合金堆焊(见图1)；④硬化涂层喷涂及研磨；⑤关键密封件性能保证；⑥装配工艺；⑦无损检测；⑧油漆工艺。

图1 福尼斯焊接设备(可用于堆焊)Fig.1 Fronius welding equipment(for overlaying welding)

厂家应能够完全把控以上的关键制造程序，最好能够实现关键工序厂内完成，以便更好地控制加工质量，如不能够完全实现厂内生产，应当有健全的质量管理程序，并提供全部可追溯的质量文件，实事求是地反映生产实际情况。

3.4 试验能力

水下阀门的试验通常可以分为型式试验和出厂试验。

型式试验：通常按照 API 17D进行型式试验验证，包括了 PR2试验、高压舱试验、寿命试验，共计600次带额定压差开关，验证阀门的整体性能。该试验样机须是完整的阀门和执行装置的装配体。型式试验样机需要额外准备，试验通过后，样机能否发给客户作为订单的一部分，需要与客户进行协商。

出厂试验：按照API 6A或者API 6DSS进行出厂试验(FAT：Factory Acceptance Test)，出厂试验合格后，方能将产品发给客户。

厂家必须拥有全部的出厂试验能力，型式试验如需外委，厂家应选择在权威的第三方实验室进行，并取得客户认可。型式试验应在客户认可的第三方或者客户代表见证下完成，并出具完整的试验报告。推荐选择权威的第三方如挪威船级社(DNV)、英国劳氏船级社(LR)、法国船级社(BV)等。寿命试验和高压舱试验分别如图2、3所示。

图2 第三方见证下的寿命试验Fig.2 Lifespan test under the witness of the third party

图3 水下阀门高压舱试验Fig.3 Hyperbaric chamber test for subsea valve

3.5 售后服务

水下阀门在水下管汇上属于重要零部件，由于客户在阀门安装、使用上通常出现一些偏差及误操作，甚至某些阀门需要进行现场紧急维修，阀门厂家需要积极配合客户进行问题排查、紧急维修等，为客户争取宝贵的时间。在售后服务方面，国内厂家往往反应迅速，能够很快到达客户指定现场，并协调厂内专业人员为客户服务。

由于水下阀门的服役时间很长，客户可能需要在阀门服役 10～20年后进行维护或者返修，这时候需要阀门厂家仍然能够追溯到需要维护的阀门全部信息，并提供需要的备品备件。

在选择水下阀门国产化时，建议选择拥有良好市场口碑、运营稳健、实力雄厚的厂家，以获得长期、高质量的售后服务。

4 文昌9-2/9-3/10-3项目水下阀门国产化

文昌项目组经过慎重的评审，决定对项目中管汇水下阀门进行国产化，但入围厂家需要经过项目组严格审核，并在要求日期前通过第三方见证下的样机型式认证，实际国产化流程如图 4所示。在经过严格的评审及公开竞标后，苏州纽威阀门股份有限公司获得了本次水下阀门国产化订单，须严格按照中海油技术规范要求进行生产。

由于首次进行水下阀门国产化，文昌项目组将更大程度地参与订单过程管控，力求高质量完成首次生产任务。技术方案审核包括：①设计计算书、产品最终结构图、FEA报告等；②关键供应商审核，包括锻件供应商、关键密封件供应商等；③锻造过程见证；④堆焊过程见证；⑤硬化涂层喷涂过程见证；⑥装配及 FAT见证；⑦部分额外试验见证，如填料寿命试验等。

除此以外，文昌项目组委托权威第三方(LR)从项目开始直至项目结束，协助监督本项目的水下阀门产品(见图 5、6)生产，并定期提供见证报告给项目组审核。

图5 水下闸阀Fig.5 Subsea gate valve

图6 水下球阀Fig.6 Subsea ball valve

文昌项目水下阀门的国产化为文昌项目节约了可观的采购成本，并大幅缩减了采购周期，具体表现为：①成本方面，国产化较进口产品节约预算费用35%～40%,；②交货期方面，国产化较进口产品节约交货期30～45,d。

5 结 语

随着国内制造业水平的提升，关键设备的国产化比例将会越来越大，并为国家的基础建设提供有力的保障。国家已经吹响了建设“海洋强国”的口号，本次文昌项目水下阀门的国产化将会是一个成功的开始，预示着我国的海洋装备制造业又上一步台阶。

［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.