□ 胡执虎
从厚板生产的新成员逐渐成长为国内领先的海洋工程用钢供应商,宝钢5m厚板十年磨一剑,以强大的研发团队、先进的工艺装备和技术为依托,结合海洋工程用钢的特点,通过先期介入的模式,从船板领域逐步拓展至海洋工程用钢领域,实现了宝钢海洋工程用钢从无到有、从有到优,逐步实现了从量变到质变的飞跃。
海洋工程装备是指用于海洋资源勘探、开采、加工、储运、管理及后勤服务等方面的大型工程装备和辅助性装备,具有高技术、高投入、高附加值和高风险等特点。目前,海洋工程用钢根据其作业类型和特点主要可分为海洋平台用钢、海洋能源设备用钢和海底油气管线用钢三大类,其中海洋工程装备主体是海洋油气资源勘探、开发装备,也是宝钢海洋工程用钢的主要目标市场,包括各类钻井平台、生产平台及各类辅助性工程船舶。
海洋工程装备是在苛刻的腐蚀性环境下使用的大型工程结构件,长期受到海水及海生物的侵蚀,同时服役期比船舶类高出约50%,因此钢板必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性能及耐海水腐蚀等特性,国际海洋平台用钢主要级别为屈服强度355MPa、420MPa、460MPa,最高级别可达690MPa。2010年以前,我国EH36(屈服强度355MPa)及以下平台用钢基本实现了国产化,占平台用钢量的90%,但关键部位所用高强度、大厚度材料的抗层状撕裂性能和大线能量焊接性能与国外相比仍存在较大差距,大部分仍依赖进口。
2011年以来,随着石油价格的不断攀升,海洋工程装备行业迎来了大力发展的历史机遇,宝钢海洋工程用钢产销研小组抓住机遇,结合海洋工程用钢的特点,通过开展EVI项目,充分运用用户思维,依托宝钢先进的工艺装备,开发出具有国际先进水平的强度、低温韧性、碳当量、内质、平直度、厚度精度等要求均较高的海洋工程用钢,对我国海洋工程装备行业的发展起到了积极的推动作用。
EVI (Early Vendor Involvement,意为供应商早期介入)指材料制造商通过介入下游用户产品早期的研发阶段,充分了解用户对原材料的需求,为用户量身定制个性化材料的服务。EVI的核心内涵是用户思维、协同思维、进取思维,通过与用户面对面的交流,充分识别用户需求和设计理念,从客户的角度考虑,全面介入客户从研发到生产的各个环节,充分发挥宝钢在技术、装备、制造能力和服务等方面的优势,为客户创造价值,实现差异化的竞争策略。
“蓝鲸系列”钻井平台是目前全球最先进的超深水双钻塔半潜式钻井平台,采用Frigstad D90基础设计,由烟台中集来福士完成全部的详细设计、施工设计、建造和调试,配备DP3动力定位系统,入级挪威船级社。平台长117m、宽92.7m、高118m、最大作业水深3 658m、最大钻井深度15 250m,是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台,适用于全球95%的深海区域作业。与传统单钻塔平台相比,该平台配置高效的液压双钻塔和全球领先的西门子闭环动力系统,可提升30%的作业效率,节省10%的燃料消耗。该平台先后荣获2014 《World Oil》颁发的最佳钻井科技奖及2016 OTC最佳设计亮点奖。2017年2月13日,“蓝鲸1号”交付;同年其作为核心钻探装备,助力我国首次试采海域天然气水合物成功,从5月10日点火至7月9日关井,创造了产气时长和总量的世界纪录。
据“蓝鲸系列”平台初步设计资料,整平台设计钢板用量约2万吨,材质以普通强度、高强度材料为主。经调研宝钢EVI技术团队,了解到深海半潜式钻井平台的空船重量对平台的可变载荷、结构强度、水动力性能等都有一定影响,为深海半潜式钻井平台最为关键的性能指标之一。空船重量过大会导致平台超重、可变载荷减小等不良影响。鉴于此,平台业主、设计和建造单位等相关方均希望减轻平台自重,因此在签订平台建造商务合同时,通常将平台自重指标纳入商务条款,并作为平台最终交付时验收合格最重要的指标之一,在商务合同中予以体现。
烟台中集来福士“蓝鲸系列”设计师团队经过前期初步调研,综合考虑国内高强、超高强海洋工程用钢生产厂家的产品认证范围、供货能力及供货业绩等相关信息后,经权衡材料采购成本、采购周期及国内超高强海洋工程用钢的可靠性、可加工性等相关要求,制定了主体材料以普通强度、高强度钢板为主的设计方案,整体设计方案选材相对谨慎。宝钢船舶及海洋工程用钢EVI技术团队在了解以上情况后,提出了以超高强度、高强度材料替代高强度、普通强度材料实现高强减薄,以及严控平均厚度公差精度实现减少厚度增重比2种途径,以期实现减轻平台空船自重的目标。考虑到前期烟台中集来福士设计师团队已完成了初步选材评估工作的实际情况,为打消其疑虑,宝钢船舶及海洋工程用钢EVI技术团队向“蓝鲸系列”平台设计团队介绍了宝钢高强度、超高强度钢板的供货能力,展示了其最新研制的高强及超高强低温钢板的力学性能、加工性能等实绩参数,并承诺将在最短时间内取得相应产品的工厂认可证书。最终,宝钢船舶及海洋工程用钢EVI技术团队的专业精神得到了用户的认可,“蓝鲸系列”平台设计师团队同意与宝钢团队共同优化设计选材工作。宝钢船舶及海洋工程用钢EVI技术团队全面介入“蓝鲸系列”平台设计选材工作,双方充分结合平台服役特点及材料特性,使材料在设计标准允许的情况下,最大限度发挥材料潜能。经双方团队多频次、全方位的深入交流,最终确定了实施方案,主要实施途径如下:
(1)高强减薄方向
为减轻钻井平台自重,计划通过提高设计选材强度,以期在满足同等结构强度前提下降低材料设计厚度,即通过高强减薄方式实现减少材料使用量。本方案用超高强船板替代高强船板、高强船板替代普通船板的途径,实现超高强船板、高强船板使用比例整体提升5%以上,整平台钢板使用量减少1%以上,即实现整平台材料减重约200 t。
(2)厚度增重比控制
宝钢船舶及海洋工程用钢EVI技术团队根据前期内部试验结果,向设计团队呈现了厚度精度控制实绩,并承诺通过签订技术协议的形式确保供货材料平均增重比不超过1.5%(标准要求厚度为正公差),最大限度减少因材料厚度增加引起的平台重量增重。
通过上述2种途径,实现整平台的高强、超高强钢板使用比例接近100%,整平台钢板厚度重量添加量减少约0.5%。通过上述优化,整平台自重减少约400 t,有效控制了平台自重及重心的高低,确保了平台的可变载荷等关键技术指标,极大提高了平台价值和产品竞争力,得到了用户、平台业主的高度认可;此外,平台用钢量减少也相应减少了材料采购、运输及材料加工等成本,取得了良好的经济和社会效益。参照2013年平台材料采购时的物价水平,1座平台钢材自重减少约400 t,单价6 000~8 000元/t (材料采购成本、运输成本、加工成本、安装成本等),经测算,预计每座平台节省建造成本约300万元,且该优化设计在后期同类型的平台建造过程中将持续产生效益,也可为其他类型平台的设计建造提供有益经验。
近年来,随着竞争对手不断加大设备投资,宝钢在装备方面的优势与竞争对手的差距正逐步缩小,产品同质化竞争趋势越发明显。如何在激烈的市场竞争中生存,成为各大钢厂积极探讨的课题。面对全新的海洋工程用钢市场,宝钢积极探索EVI模式,从客户角度,全面介入其研发、设计、生产各环节,充分发挥宝钢在技术、服务能力方面的软实力,为客户创造价值,实现产品从普通的船舶用钢市场向高端海洋工程用钢市场领域的跨越,闯出一条产品差异化之路,取得了较好的经济效益和社会效益,实现了宝钢与客户的“双赢”。同时,也为其他品种的市场开拓、实现产品差异化竞争提供了有益借鉴。○