海洋平台制造过程绿色化改造建议

张涛

（中海福陆重工有限公司，广东 珠海 519050）

海洋平台制造企业制造过程的绿色化改造将主要从以下几个生产环节进行改造提升。

1 钢材预处理绿色化改造

钢材表面预处理是整个工艺流程中的第一个加工环节，钢材预处理是指钢材在加工前(即原材料状态)清除钢材表面的氧化皮、锈斑和油迹，并涂上一层保护底漆的加工工艺。钢材经过预处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力，提高钢板的抗疲劳性能，延长其使用寿命。然而在实际生产中，许多企业往往只是使用风动钢丝刷等工具进行简单清理，甚至是省略这一步骤，这是极为不对的做法。实践证明，一般经过预处理的钢板比手工或风动钢丝刷清理的钢板耐腐蚀寿命长五倍。而且手工风动钢丝刷对钢材清理时，产生的大量铁屑粉尘难以收集处理，一般都是直接排放到空气中，在污染环境的同时，还严重危害着施工人员的健康。

1.1 设备投资建议

配置钢板兼型钢预处理流水线，并配备除尘系统和有机废气净化系统，对预处理时产生的铁屑粉尘和有机废气进行集中处理。根据机械设计研究总院的研究，年钢材预处理量2万t以上，采用流水线作业模式较为经济合理，5000t以下则完全合理。

1.2 效益分析

（1）通过对预处理产生的铁屑和有机废气进行集中处理，避免手工清理时铁屑粉尘和有机废气的无组织排放，减少对环境的污染；（2）使钢板和型钢的预处理率达到100%，实现喷砂和底漆喷涂的自动化，降低人工成本，提高工作效率。

2 切割下料绿色化改造

传统的钢材下料工艺以火焰切割为主，原理是利用气体火焰的热能使金属融化分离。在金属融化的过程中，会产生较大的烟尘，据统计，氧气-乙炔切割每分钟产生烟尘约为40-80mg，如果不加以处理，不仅造成环境的污染，一线员工长期吸入还可导致矽肺。

2.1 设备投资建议

钢板切割采用数控等离子水下切割机，具有一水位可升降的切割平台，当开始切割时进气阀打开风机给水床气囊充气，水位快速上升，当水刚好淹住钢板时关闭气动阀，水位停止不动，切割时所产生的烟尘和弧光全部被水吸收。当切割结束时出气阀打开，气囊放气水位下降以便操作人员做标记和下料。

2.2 效益分析

（1）水下切割是在水面以下进行钢材切割下料的工艺，由于钢板的切口是在水下完成的，因此切割时所产生的烟尘和弧光会全部被水吸收，减少了对环境的污染和对员工健康的危害；（2）切割成本降低，根据某船厂的调查，火焰切割厚度18mm的钢板，每米的消耗费用约为0.91元/m，而等离子切割约为0.83元/m。（3）切割效率提高，传统火焰切割速度一般在750mm/min以内，等离子切割速度基本上都可达到6m/min。（4）切割精度高，等离子切割是利用具有很高能量密度的高温等离子电弧对切口集中加热，快速熔断的切割技术。由于等离子弧能量更集中、温度更高、切割速度较快、切口无毛刺和挂渣，无需打磨或者二次机加工。

3 管线制作绿色化改造

海洋平台工艺管线的数量多、规格复杂，一个万吨级的海洋平台管子总长度超过一万米。管子形状有直管、弯管、带支管的直管或弯管、弯头拼接管等。管子规格从2～60寸不等。传统的制作方式是使用大量人工，分班组加工，每个班组制作的管线会涉及各种型号规格，效率极其低下，而且由于大量人力的投入，人员过于分散，焊接产生烟尘无法集中有效处理。

3.1 设备投资建议

采用成组技术和“管件族”制造法，按照管件族的划分，设置对应的互不干扰的管线生产线。所谓成组技术，就是将管线按照形状、尺寸、材料、加工方式及所需设备等的相似性分类，划分“管件族”，如：直管族、弯管族、带附件（法兰、套管等）的直管族，带附件（法兰、套管等）的弯管族等，从而批量生产的高效加工方式。一般按照管线材质，设置不锈钢和碳钢加工单元，每个加工单元可按照管线尺寸，配置2″～14″管子生产线、8″～24″管子生产线、16″～48″管子生产线以及26″～60″管子生产线等不同尺寸的管子生产线。每套生产线配置一套高真空焊烟净化装置，对焊接产生的烟尘进行集中处理。

3.2 效益分析

（1）按管件族划分设置的管线生产线，组对焊接工位固定，产生的焊接烟尘可以集中处理，解决了因为人工单件生产或小批量生产时，焊接烟尘随意排放的痛点，在减少对环境污染的同时，也保护了员工的职业健康；（2）管件族的划分，实现管线的大批量自动化生产，提高生产效率，降低资源能源消耗。

4 涂装工艺绿色化改造

涂料作业在过程中会产生大量的挥发性有机废气，严重地危害生产工人的健康，如果处理不及时还会有爆炸的风险。活性炭有机废气处理工艺，由于其价格低廉，是使用最为广泛的一种有机废气处理方式。然而活性炭存在寿命短、不稳定、受水气影响大、难脱附高沸点有机物等缺点，在热气流再生过程中易发生火灾，存在一定的安全风险。

4.1 设备投资建议

采用沸石转轮有机废气处理工艺。沸石转轮有机废气处理工艺，是利用沸石材料自身的超强吸附和脱附特性，使原本大风量、低浓度的VOCs废气，转换成小风量、高浓度的废气，再经由后端终处理设备（RCO/RTO）进行处理的工艺。沸石具有耐高温、不可燃、良好的热稳定性和水热稳定性等优点。

4.2 效益分析

（1）不造成二次污染。转轮中的沸石高分子筛材料在使用完后，不属于危险废弃物，简单处理即可。而活性炭由于会残留大量的有机物，属于危险废弃物，会造成环境的二次污染；（2）性能稳定。相比于活性炭有机废气处理，沸石转轮处理的性能非常稳定，不会随使用时间的增加而降低处理效率，其有机废气的净化率稳定保持在95%以上。

5 总装阶段绿色化改造

随着海洋石油开发的高速发展，海洋平台钢结构陆地建造的重量越来越大，从最初的几百吨到现在的几万吨不等。由于自重大，考虑到后期装船运输，一般采用滑道建造，以牵引拖拽的方式将海洋平台钢结构从滑道输送至运输船。滑道建造存在以下缺点：一是滑道建造方式使得海洋平台钢结构的陆地建造只能在固定的滑道进行总装，限制了总装场地资源的合理利用。以一个万吨级海洋平台总装为例，在滑道上的总装时间一般在10个月左右，在此期间，该条滑道只能供一个产品总装使用。二是随着海洋平台钢结构陆地建造的重量越来越大，滑道承载力会越来越捉襟见肘，直至不满足载荷要求而不得不重新投资建设。而新建滑道的投资巨大，万吨级滑道的建设成本约为35万元/m，加重企业的投资负担；三是在牵引拖拽装船出运时，需要在滑靴底部涂抹大量润滑油脂，以减少滑靴与滑道之间的摩擦。这部分润滑油脂属于一次性消耗，无法回收利用。

5.1 设备投资建议

采用非滑道建造、滚装装船工艺，购置一批SPMT（自行模块化运输车），SPMT可根据运载结构物形式和重量自由拼装，灵活组合。单车每轴线最大承载力约为30～50t，多个轴线组合后，最大载重量可达50000t以上。同时SPMT对地面平整度要求不是太高，遇到坑洼路面，通过液压油缸压力平衡，每个车轴会自动找平，调节各车轮的载荷平衡，使得运输的重型物件始终保持水平。

5.2 效益分析

（1）SPMT运输重型结构物的方式，使得海洋平台的总装不再局限在滑道上进行，解除了滑道资源对生产的限制，对于企业扩大产能和提高总装场地资源极为有利；（2）SPMT可以根据结构物重量任意组合拼装的方式，提高了运输的机动性和灵活性，在降低滑道投资成本的同时，也能避免“大马拉小车”造成的资源浪费；（3）减少了在滑道滑移装船时润滑油脂无法回收造成的对周围环境的影响。

6 结语

随着现代制造业的发展，现代工业社会带来的“环境污染、生态破坏、资源短缺”这三大灾难逐渐在我们的生活中显现其可怕的力量，企业履行必要的社会环境责任开始引起了越来越多的政府、非政府组织、学术各界的关注和重视，并逐步成为了公司治理和战略管理的重要理念。海工装备制造业是国家发展高端装备制造业的重要组成部分，作为战略性新兴产业，海洋工程装备业处于世界高端制造领域，对投资、技术进步、就业的拉动效果极为明显。海洋工程装备等高端制造业的绿色化发展，必然成为带动整个制造产业升级的重要引擎。