海洋平臺(tái)制造過(guò)程綠色化改造建議

張濤

（中海福陸重工有限公司，廣東 珠海 519050）

海洋平臺(tái)制造企業(yè)制造過(guò)程的綠色化改造將主要從以下幾個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造提升。

1 鋼材預(yù)處理綠色化改造

鋼材表面預(yù)處理是整個(gè)工藝流程中的第一個(gè)加工環(huán)節(jié)，鋼材預(yù)處理是指鋼材在加工前(即原材料狀態(tài))清除鋼材表面的氧化皮、銹斑和油跡，并涂上一層保護(hù)底漆的加工工藝。鋼材經(jīng)過(guò)預(yù)處理可以提高機(jī)械產(chǎn)品和金屬構(gòu)件的抗腐蝕能力，提高鋼板的抗疲勞性能，延長(zhǎng)其使用壽命。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，許多企業(yè)往往只是使用風(fēng)動(dòng)鋼絲刷等工具進(jìn)行簡(jiǎn)單清理，甚至是省略這一步驟，這是極為不對(duì)的做法。實(shí)踐證明，一般經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鋼板比手工或風(fēng)動(dòng)鋼絲刷清理的鋼板耐腐蝕壽命長(zhǎng)五倍。而且手工風(fēng)動(dòng)鋼絲刷對(duì)鋼材清理時(shí)，產(chǎn)生的大量鐵屑粉塵難以收集處理，一般都是直接排放到空氣中，在污染環(huán)境的同時(shí)，還嚴(yán)重危害著施工人員的健康。

1.1 設(shè)備投資建議

配置鋼板兼型鋼預(yù)處理流水線，并配備除塵系統(tǒng)和有機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)，對(duì)預(yù)處理時(shí)產(chǎn)生的鐵屑粉塵和有機(jī)廢氣進(jìn)行集中處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)研究總院的研究，年鋼材預(yù)處理量2萬(wàn)t以上，采用流水線作業(yè)模式較為經(jīng)濟(jì)合理，5000t以下則完全合理。

1.2 效益分析

（1）通過(guò)對(duì)預(yù)處理產(chǎn)生的鐵屑和有機(jī)廢氣進(jìn)行集中處理，避免手工清理時(shí)鐵屑粉塵和有機(jī)廢氣的無(wú)組織排放，減少對(duì)環(huán)境的污染；（2）使鋼板和型鋼的預(yù)處理率達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)噴砂和底漆噴涂的自動(dòng)化，降低人工成本，提高工作效率。

2 切割下料綠色化改造

傳統(tǒng)的鋼材下料工藝以火焰切割為主，原理是利用氣體火焰的熱能使金屬融化分離。在金屬融化的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的煙塵，據(jù)統(tǒng)計(jì)，氧氣-乙炔切割每分鐘產(chǎn)生煙塵約為40-80mg，如果不加以處理，不僅造成環(huán)境的污染，一線員工長(zhǎng)期吸入還可導(dǎo)致矽肺。

2.1 設(shè)備投資建議

鋼板切割采用數(shù)控等離子水下切割機(jī)，具有一水位可升降的切割平臺(tái)，當(dāng)開(kāi)始切割時(shí)進(jìn)氣閥打開(kāi)風(fēng)機(jī)給水床氣囊充氣，水位快速上升，當(dāng)水剛好淹住鋼板時(shí)關(guān)閉氣動(dòng)閥，水位停止不動(dòng)，切割時(shí)所產(chǎn)生的煙塵和弧光全部被水吸收。當(dāng)切割結(jié)束時(shí)出氣閥打開(kāi)，氣囊放氣水位下降以便操作人員做標(biāo)記和下料。

2.2 效益分析

（1）水下切割是在水面以下進(jìn)行鋼材切割下料的工藝，由于鋼板的切口是在水下完成的，因此切割時(shí)所產(chǎn)生的煙塵和弧光會(huì)全部被水吸收，減少了對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)員工健康的危害；（2）切割成本降低，根據(jù)某船廠的調(diào)查，火焰切割厚度18mm的鋼板，每米的消耗費(fèi)用約為0.91元/m，而等離子切割約為0.83元/m。（3）切割效率提高，傳統(tǒng)火焰切割速度一般在750mm/min以?xún)?nèi)，等離子切割速度基本上都可達(dá)到6m/min。（4）切割精度高，等離子切割是利用具有很高能量密度的高溫等離子電弧對(duì)切口集中加熱，快速熔斷的切割技術(shù)。由于等離子弧能量更集中、溫度更高、切割速度較快、切口無(wú)毛刺和掛渣，無(wú)需打磨或者二次機(jī)加工。

3 管線制作綠色化改造

海洋平臺(tái)工藝管線的數(shù)量多、規(guī)格復(fù)雜，一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的海洋平臺(tái)管子總長(zhǎng)度超過(guò)一萬(wàn)米。管子形狀有直管、彎管、帶支管的直管或彎管、彎頭拼接管等。管子規(guī)格從2～60寸不等。傳統(tǒng)的制作方式是使用大量人工，分班組加工，每個(gè)班組制作的管線會(huì)涉及各種型號(hào)規(guī)格，效率極其低下，而且由于大量人力的投入，人員過(guò)于分散，焊接產(chǎn)生煙塵無(wú)法集中有效處理。

3.1 設(shè)備投資建議

采用成組技術(shù)和“管件族”制造法，按照管件族的劃分，設(shè)置對(duì)應(yīng)的互不干擾的管線生產(chǎn)線。所謂成組技術(shù)，就是將管線按照形狀、尺寸、材料、加工方式及所需設(shè)備等的相似性分類(lèi)，劃分“管件族”，如：直管族、彎管族、帶附件（法蘭、套管等）的直管族，帶附件（法蘭、套管等）的彎管族等，從而批量生產(chǎn)的高效加工方式。一般按照管線材質(zhì)，設(shè)置不銹鋼和碳鋼加工單元，每個(gè)加工單元可按照管線尺寸，配置2″～14″管子生產(chǎn)線、8″～24″管子生產(chǎn)線、16″～48″管子生產(chǎn)線以及26″～60″管子生產(chǎn)線等不同尺寸的管子生產(chǎn)線。每套生產(chǎn)線配置一套高真空焊煙凈化裝置，對(duì)焊接產(chǎn)生的煙塵進(jìn)行集中處理。

3.2 效益分析

（1）按管件族劃分設(shè)置的管線生產(chǎn)線，組對(duì)焊接工位固定，產(chǎn)生的焊接煙塵可以集中處理，解決了因?yàn)槿斯渭a(chǎn)或小批量生產(chǎn)時(shí)，焊接煙塵隨意排放的痛點(diǎn)，在減少對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，也保護(hù)了員工的職業(yè)健康；（2）管件族的劃分，實(shí)現(xiàn)管線的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低資源能源消耗。

4 涂裝工藝綠色化改造

涂料作業(yè)在過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，嚴(yán)重地危害生產(chǎn)工人的健康，如果處理不及時(shí)還會(huì)有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。活性炭有機(jī)廢氣處理工藝，由于其價(jià)格低廉，是使用最為廣泛的一種有機(jī)廢氣處理方式。然而活性炭存在壽命短、不穩(wěn)定、受水氣影響大、難脫附高沸點(diǎn)有機(jī)物等缺點(diǎn)，在熱氣流再生過(guò)程中易發(fā)生火災(zāi)，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 設(shè)備投資建議

采用沸石轉(zhuǎn)輪有機(jī)廢氣處理工藝。沸石轉(zhuǎn)輪有機(jī)廢氣處理工藝，是利用沸石材料自身的超強(qiáng)吸附和脫附特性，使原本大風(fēng)量、低濃度的VOCs廢氣，轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的廢氣，再經(jīng)由后端終處理設(shè)備（RCO/RTO）進(jìn)行處理的工藝。沸石具有耐高溫、不可燃、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 效益分析

（1）不造成二次污染。轉(zhuǎn)輪中的沸石高分子篩材料在使用完后，不屬于危險(xiǎn)廢棄物，簡(jiǎn)單處理即可。而活性炭由于會(huì)殘留大量的有機(jī)物，屬于危險(xiǎn)廢棄物，會(huì)造成環(huán)境的二次污染；（2）性能穩(wěn)定。相比于活性炭有機(jī)廢氣處理，沸石轉(zhuǎn)輪處理的性能非常穩(wěn)定，不會(huì)隨使用時(shí)間的增加而降低處理效率，其有機(jī)廢氣的凈化率穩(wěn)定保持在95%以上。

5 總裝階段綠色化改造

隨著海洋石油開(kāi)發(fā)的高速發(fā)展，海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)陸地建造的重量越來(lái)越大，從最初的幾百?lài)嵉浆F(xiàn)在的幾萬(wàn)噸不等。由于自重大，考慮到后期裝船運(yùn)輸，一般采用滑道建造，以牽引拖拽的方式將海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)從滑道輸送至運(yùn)輸船?；澜ㄔ齑嬖谝韵氯秉c(diǎn)：一是滑道建造方式使得海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的陸地建造只能在固定的滑道進(jìn)行總裝，限制了總裝場(chǎng)地資源的合理利用。以一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)海洋平臺(tái)總裝為例，在滑道上的總裝時(shí)間一般在10個(gè)月左右，在此期間，該條滑道只能供一個(gè)產(chǎn)品總裝使用。二是隨著海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)陸地建造的重量越來(lái)越大，滑道承載力會(huì)越來(lái)越捉襟見(jiàn)肘，直至不滿(mǎn)足載荷要求而不得不重新投資建設(shè)。而新建滑道的投資巨大，萬(wàn)噸級(jí)滑道的建設(shè)成本約為35萬(wàn)元/m，加重企業(yè)的投資負(fù)擔(dān)；三是在牽引拖拽裝船出運(yùn)時(shí)，需要在滑靴底部涂抹大量潤(rùn)滑油脂，以減少滑靴與滑道之間的摩擦。這部分潤(rùn)滑油脂屬于一次性消耗，無(wú)法回收利用。

5.1 設(shè)備投資建議

采用非滑道建造、滾裝裝船工藝，購(gòu)置一批SPMT（自行模塊化運(yùn)輸車(chē)），SPMT可根據(jù)運(yùn)載結(jié)構(gòu)物形式和重量自由拼裝，靈活組合。單車(chē)每軸線最大承載力約為30～50t，多個(gè)軸線組合后，最大載重量可達(dá)50000t以上。同時(shí)SPMT對(duì)地面平整度要求不是太高，遇到坑洼路面，通過(guò)液壓油缸壓力平衡，每個(gè)車(chē)軸會(huì)自動(dòng)找平，調(diào)節(jié)各車(chē)輪的載荷平衡，使得運(yùn)輸?shù)闹匦臀锛冀K保持水平。

5.2 效益分析

（1）SPMT運(yùn)輸重型結(jié)構(gòu)物的方式，使得海洋平臺(tái)的總裝不再局限在滑道上進(jìn)行，解除了滑道資源對(duì)生產(chǎn)的限制，對(duì)于企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能和提高總裝場(chǎng)地資源極為有利；（2）SPMT可以根據(jù)結(jié)構(gòu)物重量任意組合拼裝的方式，提高了運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性和靈活性，在降低滑道投資成本的同時(shí)，也能避免“大馬拉小車(chē)”造成的資源浪費(fèi)；（3）減少了在滑道滑移裝船時(shí)潤(rùn)滑油脂無(wú)法回收造成的對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)帶來(lái)的“環(huán)境污染、生態(tài)破壞、資源短缺”這三大災(zāi)難逐漸在我們的生活中顯現(xiàn)其可怕的力量，企業(yè)履行必要的社會(huì)環(huán)境責(zé)任開(kāi)始引起了越來(lái)越多的政府、非政府組織、學(xué)術(shù)各界的關(guān)注和重視，并逐步成為了公司治理和戰(zhàn)略管理的重要理念。海工裝備制造業(yè)是國(guó)家發(fā)展高端裝備制造業(yè)的重要組成部分，作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，海洋工程裝備業(yè)處于世界高端制造領(lǐng)域，對(duì)投資、技術(shù)進(jìn)步、就業(yè)的拉動(dòng)效果極為明顯。海洋工程裝備等高端制造業(yè)的綠色化發(fā)展，必然成為帶動(dòng)整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要引擎。