水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化探討

張 揚(yáng)，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(fā)展裝備技術(shù)有限公司工程設(shè)計(jì)研發(fā)中心 天津300452)

0 引 言

水下閥門(mén)(subsea valve)是用于海水平面以下的一類(lèi)閥門(mén)，常用于海洋油氣開(kāi)發(fā)，主要使用在水下生產(chǎn)系統(tǒng)(SPS)中的管匯(PLEM)、終端(PLET)、管線(xiàn)等部位，這些系統(tǒng)須長(zhǎng)期在水下使用，所以對(duì)這類(lèi)閥門(mén)的可靠性有著非常高的要求。

長(zhǎng)期以來(lái)，水下閥門(mén)市場(chǎng)一直被歐美閥門(mén)廠(chǎng)家占領(lǐng)，國(guó)家在“十二五”計(jì)劃中曾專(zhuān)設(shè)課題進(jìn)行水下閥門(mén)的國(guó)產(chǎn)化研究，課題的研究成果在文昌 9-2/9-3/10-3氣田群項(xiàng)目中首次應(yīng)用，并成功打破國(guó)外壟斷，實(shí)現(xiàn)水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化。本文將針對(duì)文昌項(xiàng)目水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化的一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探討。

1 項(xiàng)目背景

文昌 9-2/9-3/10-3氣田項(xiàng)目位于中國(guó)南海西部，WC9-2氣田距離海南省文昌市海岸線(xiàn) 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(chǎn)系統(tǒng)(SPS)水深為 141.5,m。其中需要的水下閥門(mén)信息如表1所示。

表1 水下閥門(mén)信息Tab.1 Information of the required subsea valve

由于“十二五”已經(jīng)完成了對(duì)水下閥門(mén)的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)的研究，所以在文昌項(xiàng)目中，經(jīng)評(píng)估后對(duì)水下閥門(mén)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化嘗試。

2 國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家資質(zhì)審查

本次項(xiàng)目中，優(yōu)先選擇中海油廠(chǎng)家短名單中 A等級(jí)廠(chǎng)家，這些廠(chǎng)家跟中海油有著長(zhǎng)期、穩(wěn)定的合作，他們的閥門(mén)產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)在很多項(xiàng)目中得到了驗(yàn)證，其品牌在行業(yè)內(nèi)有著很好的客戶(hù)認(rèn)可度，這些廠(chǎng)家是有實(shí)力進(jìn)軍水下產(chǎn)品的。

3 對(duì)廠(chǎng)家的要求

水下閥門(mén)對(duì)于生產(chǎn)廠(chǎng)家有著很高的要求，如質(zhì)量體系、設(shè)計(jì)研發(fā)能力、加工制造能力、試驗(yàn)?zāi)芰Α⑹酆蠓?wù)等。

3.1 質(zhì)量體系要求

水下閥門(mén)適用標(biāo)準(zhǔn)有別于常規(guī)閥門(mén)，根據(jù)項(xiàng)目要求或者客戶(hù)規(guī)范的不同，通常會(huì)要求廠(chǎng)家擁有如下的資質(zhì)：①I(mǎi)SO 9001 質(zhì)量管理體系要求[1]；②API Q1石油天然氣制造企業(yè)質(zhì)量管理體系規(guī)范(非強(qiáng)制要求)[2]；③API 6A 井口及采油樹(shù)設(shè)備規(guī)范[3]；④API 17D水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及操作——水下井口及采油樹(shù)設(shè)備[4]；⑤API 6DSS 水下管線(xiàn)閥門(mén)規(guī)范[5]。

廠(chǎng)家應(yīng)具有全部或者部分以上列舉的資質(zhì)證書(shū)，其中 ISO 9001是質(zhì)量體系規(guī)范，廠(chǎng)家必須具備該資質(zhì)，對(duì)于API Q1，如廠(chǎng)家能提供則更佳。廠(chǎng)家投標(biāo)時(shí)應(yīng)當(dāng)提供資質(zhì)文本供審核，客戶(hù)在相應(yīng)的官方網(wǎng)站進(jìn)行查驗(yàn)，確認(rèn)資質(zhì)有效后方能認(rèn)可。

廠(chǎng)家應(yīng)當(dāng)提供符合最新版本規(guī)范的資質(zhì)證書(shū)，如原有資質(zhì)證書(shū)處于新舊版本過(guò)渡期，允許廠(chǎng)家提供舊版本規(guī)范的有效資質(zhì)證書(shū)，但這需要廠(chǎng)家進(jìn)行特殊說(shuō)明。例如：ISO 9001—2015為最新版本，發(fā)布日期為2015年 9月份；其舊版本為 ISO 9001—2008，從2015年9月份開(kāi)始使用新版本規(guī)范，所以在2015年9月份之前取得的 ISO 9001證書(shū)均為舊版本規(guī)范，ISO,9001資質(zhì)有效期為3年，在2018年9月份之前有效期的舊版本證書(shū)均視為可接受，但廠(chǎng)家應(yīng)當(dāng)積極取得新的資質(zhì)證書(shū)，以便更早地滿(mǎn)足新規(guī)范要求。

廠(chǎng)家應(yīng)該接受客戶(hù)的質(zhì)量體系審核，能夠提供完整的質(zhì)量體系文件，至少應(yīng)包括以下材料：①質(zhì)量大綱、質(zhì)量手冊(cè)。②HSE管理。③生產(chǎn)過(guò)程管理，如進(jìn)料檢驗(yàn)、廠(chǎng)家管理、可追溯管理、過(guò)程檢驗(yàn)、不合格品控制、產(chǎn)品終檢等。④設(shè)備管理，如設(shè)備的維護(hù)、檢具校驗(yàn)等；設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)范，如關(guān)鍵零件采購(gòu)、計(jì)算規(guī)范程序、焊接操作、無(wú)損檢測(cè)、油漆等。

3.2 設(shè)計(jì)研發(fā)能力

水下閥門(mén)在國(guó)內(nèi)屬于新的閥門(mén)類(lèi)型產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家的經(jīng)驗(yàn)尚且不足，這就需要閥門(mén)廠(chǎng)家擁有較強(qiáng)設(shè)計(jì)、研發(fā)能力，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的深入理解，設(shè)計(jì)出高可靠性的水下閥門(mén)產(chǎn)品。買(mǎi)方應(yīng)當(dāng)實(shí)際考察廠(chǎng)家的技術(shù)能力，確認(rèn)真正從事設(shè)計(jì)、研發(fā)崗位的專(zhuān)業(yè)工程師數(shù)量，核實(shí)公司每年在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)上的投資數(shù)額及比例，并進(jìn)一步確認(rèn)是否有專(zhuān)門(mén)的部門(mén)或者人員從事水下閥門(mén)設(shè)計(jì)研發(fā)。國(guó)家及地方政府也會(huì)進(jìn)行一些企業(yè)技術(shù)研發(fā)資質(zhì)的審核和認(rèn)定，如“高新技術(shù)企業(yè)”、“技術(shù)研發(fā)中心”等資質(zhì)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極提交這些資質(zhì)供買(mǎi)方審查。

3.3 加工制造能力

水下閥門(mén)涉及的制造程序比較復(fù)雜，主要有：①鍛件生產(chǎn)；②關(guān)鍵零件機(jī)加工；③閥腔耐蝕合金堆焊(見(jiàn)圖1)；④硬化涂層噴涂及研磨；⑤關(guān)鍵密封件性能保證；⑥裝配工藝；⑦無(wú)損檢測(cè)；⑧油漆工藝。

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

廠(chǎng)家應(yīng)能夠完全把控以上的關(guān)鍵制造程序，最好能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵工序廠(chǎng)內(nèi)完成，以便更好地控制加工質(zhì)量，如不能夠完全實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)有健全的質(zhì)量管理程序，并提供全部可追溯的質(zhì)量文件，實(shí)事求是地反映生產(chǎn)實(shí)際情況。

3.4 試驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

水下閥門(mén)的試驗(yàn)通常可以分為型式試驗(yàn)和出廠(chǎng)試驗(yàn)。

型式試驗(yàn)：通常按照 API 17D進(jìn)行型式試驗(yàn)驗(yàn)證，包括了 PR2試驗(yàn)、高壓艙試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)，共計(jì)600次帶額定壓差開(kāi)關(guān)，驗(yàn)證閥門(mén)的整體性能。該試驗(yàn)樣機(jī)須是完整的閥門(mén)和執(zhí)行裝置的裝配體。型式試驗(yàn)樣機(jī)需要額外準(zhǔn)備，試驗(yàn)通過(guò)后，樣機(jī)能否發(fā)給客戶(hù)作為訂單的一部分，需要與客戶(hù)進(jìn)行協(xié)商。

出廠(chǎng)試驗(yàn)：按照API 6A或者API 6DSS進(jìn)行出廠(chǎng)試驗(yàn)(FAT：Factory Acceptance Test)，出廠(chǎng)試驗(yàn)合格后，方能將產(chǎn)品發(fā)給客戶(hù)。

廠(chǎng)家必須擁有全部的出廠(chǎng)試驗(yàn)?zāi)芰?，型式試?yàn)如需外委，廠(chǎng)家應(yīng)選擇在權(quán)威的第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，并取得客戶(hù)認(rèn)可。型式試驗(yàn)應(yīng)在客戶(hù)認(rèn)可的第三方或者客戶(hù)代表見(jiàn)證下完成，并出具完整的試驗(yàn)報(bào)告。推薦選擇權(quán)威的第三方如挪威船級(jí)社(DNV)、英國(guó)勞氏船級(jí)社(LR)、法國(guó)船級(jí)社(BV)等。壽命試驗(yàn)和高壓艙試驗(yàn)分別如圖2、3所示。

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

圖3 水下閥門(mén)高壓艙試驗(yàn)Fig.3 Hyperbaric chamber test for subsea valve

3.5 售后服務(wù)

水下閥門(mén)在水下管匯上屬于重要零部件，由于客戶(hù)在閥門(mén)安裝、使用上通常出現(xiàn)一些偏差及誤操作，甚至某些閥門(mén)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)緊急維修，閥門(mén)廠(chǎng)家需要積極配合客戶(hù)進(jìn)行問(wèn)題排查、緊急維修等，為客戶(hù)爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。在售后服務(wù)方面，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家往往反應(yīng)迅速，能夠很快到達(dá)客戶(hù)指定現(xiàn)場(chǎng)，并協(xié)調(diào)廠(chǎng)內(nèi)專(zhuān)業(yè)人員為客戶(hù)服務(wù)。

由于水下閥門(mén)的服役時(shí)間很長(zhǎng)，客戶(hù)可能需要在閥門(mén)服役 10～20年后進(jìn)行維護(hù)或者返修，這時(shí)候需要閥門(mén)廠(chǎng)家仍然能夠追溯到需要維護(hù)的閥門(mén)全部信息，并提供需要的備品備件。

在選擇水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化時(shí)，建議選擇擁有良好市場(chǎng)口碑、運(yùn)營(yíng)穩(wěn)健、實(shí)力雄厚的廠(chǎng)家，以獲得長(zhǎng)期、高質(zhì)量的售后服務(wù)。

4 文昌9-2/9-3/10-3項(xiàng)目水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化

文昌項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)慎重的評(píng)審，決定對(duì)項(xiàng)目中管匯水下閥門(mén)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化，但入圍廠(chǎng)家需要經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組嚴(yán)格審核，并在要求日期前通過(guò)第三方見(jiàn)證下的樣機(jī)型式認(rèn)證，實(shí)際國(guó)產(chǎn)化流程如圖 4所示。在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的評(píng)審及公開(kāi)競(jìng)標(biāo)后，蘇州紐威閥門(mén)股份有限公司獲得了本次水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化訂單，須嚴(yán)格按照中海油技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行生產(chǎn)。

由于首次進(jìn)行水下閥門(mén)國(guó)產(chǎn)化，文昌項(xiàng)目組將更大程度地參與訂單過(guò)程管控，力求高質(zhì)量完成首次生產(chǎn)任務(wù)。技術(shù)方案審核包括：①設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、產(chǎn)品最終結(jié)構(gòu)圖、FEA報(bào)告等；②關(guān)鍵供應(yīng)商審核，包括鍛件供應(yīng)商、關(guān)鍵密封件供應(yīng)商等；③鍛造過(guò)程見(jiàn)證；④堆焊過(guò)程見(jiàn)證；⑤硬化涂層噴涂過(guò)程見(jiàn)證；⑥裝配及 FAT見(jiàn)證；⑦部分額外試驗(yàn)見(jiàn)證，如填料壽命試驗(yàn)等。

除此以外，文昌項(xiàng)目組委托權(quán)威第三方(LR)從項(xiàng)目開(kāi)始直至項(xiàng)目結(jié)束，協(xié)助監(jiān)督本項(xiàng)目的水下閥門(mén)產(chǎn)品(見(jiàn)圖 5、6)生產(chǎn)，并定期提供見(jiàn)證報(bào)告給項(xiàng)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(xiàng)目水下閥門(mén)的國(guó)產(chǎn)化為文昌項(xiàng)目節(jié)約了可觀(guān)的采購(gòu)成本，并大幅縮減了采購(gòu)周期，具體表現(xiàn)為：①成本方面，國(guó)產(chǎn)化較進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約預(yù)算費(fèi)用35%～40%,；②交貨期方面，國(guó)產(chǎn)化較進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約交貨期30～45,d。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)水平的提升，關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化比例將會(huì)越來(lái)越大，并為國(guó)家的基礎(chǔ)建設(shè)提供有力的保障。國(guó)家已經(jīng)吹響了建設(shè)“海洋強(qiáng)國(guó)”的口號(hào)，本次文昌項(xiàng)目水下閥門(mén)的國(guó)產(chǎn)化將會(huì)是一個(gè)成功的開(kāi)始，預(yù)示著我國(guó)的海洋裝備制造業(yè)又上一步臺(tái)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.