海洋平臺制造過程綠色化改造建議

張濤

（中海福陸重工有限公司，廣東 珠海 519050）

海洋平臺制造企業制造過程的綠色化改造將主要從以下幾個生產環節進行改造提升。

1 鋼材預處理綠色化改造

鋼材表面預處理是整個工藝流程中的第一個加工環節，鋼材預處理是指鋼材在加工前(即原材料狀態)清除鋼材表面的氧化皮、銹斑和油跡，并涂上一層保護底漆的加工工藝。鋼材經過預處理可以提高機械產品和金屬構件的抗腐蝕能力，提高鋼板的抗疲勞性能，延長其使用壽命。然而在實際生產中，許多企業往往只是使用風動鋼絲刷等工具進行簡單清理，甚至是省略這一步驟，這是極為不對的做法。實踐證明，一般經過預處理的鋼板比手工或風動鋼絲刷清理的鋼板耐腐蝕壽命長五倍。而且手工風動鋼絲刷對鋼材清理時，產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，在污染環境的同時，還嚴重危害著施工人員的健康。

1.1 設備投資建議

配置鋼板兼型鋼預處理流水線，并配備除塵系統和有機廢氣凈化系統，對預處理時產生的鐵屑粉塵和有機廢氣進行集中處理。根據機械設計研究總院的研究，年鋼材預處理量2萬t以上，采用流水線作業模式較為經濟合理，5000t以下則完全合理。

1.2 效益分析

（1）通過對預處理產生的鐵屑和有機廢氣進行集中處理，避免手工清理時鐵屑粉塵和有機廢氣的無組織排放，減少對環境的污染；（2）使鋼板和型鋼的預處理率達到100%，實現噴砂和底漆噴涂的自動化，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。在金屬融化的過程中，會產生較大的煙塵，據統計，氧氣-乙炔切割每分鐘產生煙塵約為40-80mg，如果不加以處理，不僅造成環境的污染，一線員工長期吸入還可導致矽肺。

2.1 設備投資建議

鋼板切割采用數控等離子水下切割機，具有一水位可升降的切割平臺，當開始切割時進氣閥打開風機給水床氣囊充氣，水位快速上升，當水剛好淹住鋼板時關閉氣動閥，水位停止不動，切割時所產生的煙塵和弧光全部被水吸收。當切割結束時出氣閥打開，氣囊放氣水位下降以便操作人員做標記和下料。

2.2 效益分析

（1）水下切割是在水面以下進行鋼材切割下料的工藝，由于鋼板的切口是在水下完成的，因此切割時所產生的煙塵和弧光會全部被水吸收，減少了對環境的污染和對員工健康的危害；（2）切割成本降低，根據某船廠的調查，火焰切割厚度18mm的鋼板，每米的消耗費用約為0.91元/m，而等離子切割約為0.83元/m。（3）切割效率提高，傳統火焰切割速度一般在750mm/min以內，等離子切割速度基本上都可達到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切口集中加熱，快速熔斷的切割技術。由于等離子弧能量更集中、溫度更高、切割速度較快、切口無毛刺和掛渣，無需打磨或者二次機加工。

3 管線制作綠色化改造

海洋平臺工藝管線的數量多、規格復雜，一個萬噸級的海洋平臺管子總長度超過一萬米。管子形狀有直管、彎管、帶支管的直管或彎管、彎頭拼接管等。管子規格從2～60寸不等。傳統的制作方式是使用大量人工，分班組加工，每個班組制作的管線會涉及各種型號規格，效率極其低下，而且由于大量人力的投入，人員過于分散，焊接產生煙塵無法集中有效處理。

3.1 設備投資建議

采用成組技術和“管件族”制造法，按照管件族的劃分，設置對應的互不干擾的管線生產線。所謂成組技術，就是將管線按照形狀、尺寸、材料、加工方式及所需設備等的相似性分類，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，從而批量生產的高效加工方式。一般按照管線材質，設置不銹鋼和碳鋼加工單元，每個加工單元可按照管線尺寸，配置2″～14″管子生產線、8″～24″管子生產線、16″～48″管子生產線以及26″～60″管子生產線等不同尺寸的管子生產線。每套生產線配置一套高真空焊煙凈化裝置，對焊接產生的煙塵進行集中處理。

3.2 效益分析

（1）按管件族劃分設置的管線生產線，組對焊接工位固定，產生的焊接煙塵可以集中處理，解決了因為人工單件生產或小批量生產時，焊接煙塵隨意排放的痛點，在減少對環境污染的同時，也保護了員工的職業健康；（2）管件族的劃分，實現管線的大批量自動化生產，提高生產效率，降低資源能源消耗。

4 涂裝工藝綠色化改造

涂料作業在過程中會產生大量的揮發性有機廢氣，嚴重地危害生產工人的健康，如果處理不及時還會有爆炸的風險。活性炭有機廢氣處理工藝，由于其價格低廉，是使用最為廣泛的一種有機廢氣處理方式。然而活性炭存在壽命短、不穩定、受水氣影響大、難脫附高沸點有機物等缺點，在熱氣流再生過程中易發生火災，存在一定的安全風險。

4.1 設備投資建議

采用沸石轉輪有機廢氣處理工藝。沸石轉輪有機廢氣處理工藝，是利用沸石材料自身的超強吸附和脫附特性，使原本大風量、低濃度的VOCs廢氣，轉換成小風量、高濃度的廢氣，再經由后端終處理設備（RCO/RTO）進行處理的工藝。沸石具有耐高溫、不可燃、良好的熱穩定性和水熱穩定性等優點。

4.2 效益分析

（1）不造成二次污染。轉輪中的沸石高分子篩材料在使用完后，不屬于危險廢棄物，簡單處理即可。而活性炭由于會殘留大量的有機物，屬于危險廢棄物，會造成環境的二次污染；（2）性能穩定。相比于活性炭有機廢氣處理，沸石轉輪處理的性能非常穩定，不會隨使用時間的增加而降低處理效率，其有機廢氣的凈化率穩定保持在95%以上。

5 總裝階段綠色化改造

隨著海洋石油開發的高速發展，海洋平臺鋼結構陸地建造的重量越來越大，從最初的幾百噸到現在的幾萬噸不等。由于自重大，考慮到后期裝船運輸，一般采用滑道建造，以牽引拖拽的方式將海洋平臺鋼結構從滑道輸送至運輸船。滑道建造存在以下缺點：一是滑道建造方式使得海洋平臺鋼結構的陸地建造只能在固定的滑道進行總裝，限制了總裝場地資源的合理利用。以一個萬噸級海洋平臺總裝為例，在滑道上的總裝時間一般在10個月左右，在此期間，該條滑道只能供一個產品總裝使用。二是隨著海洋平臺鋼結構陸地建造的重量越來越大，滑道承載力會越來越捉襟見肘，直至不滿足載荷要求而不得不重新投資建設。而新建滑道的投資巨大，萬噸級滑道的建設成本約為35萬元/m，加重企業的投資負擔；三是在牽引拖拽裝船出運時，需要在滑靴底部涂抹大量潤滑油脂，以減少滑靴與滑道之間的摩擦。這部分潤滑油脂屬于一次性消耗，無法回收利用。

5.1 設備投資建議

采用非滑道建造、滾裝裝船工藝，購置一批SPMT（自行模塊化運輸車），SPMT可根據運載結構物形式和重量自由拼裝，靈活組合。單車每軸線最大承載力約為30～50t，多個軸線組合后，最大載重量可達50000t以上。同時SPMT對地面平整度要求不是太高，遇到坑洼路面，通過液壓油缸壓力平衡，每個車軸會自動找平，調節各車輪的載荷平衡，使得運輸的重型物件始終保持水平。

5.2 效益分析

（1）SPMT運輸重型結構物的方式，使得海洋平臺的總裝不再局限在滑道上進行，解除了滑道資源對生產的限制，對于企業擴大產能和提高總裝場地資源極為有利；（2）SPMT可以根據結構物重量任意組合拼裝的方式，提高了運輸的機動性和靈活性，在降低滑道投資成本的同時，也能避免“大馬拉小車”造成的資源浪費；（3）減少了在滑道滑移裝船時潤滑油脂無法回收造成的對周圍環境的影響。

6 結語

隨著現代制造業的發展，現代工業社會帶來的“環境污染、生態破壞、資源短缺”這三大災難逐漸在我們的生活中顯現其可怕的力量，企業履行必要的社會環境責任開始引起了越來越多的政府、非政府組織、學術各界的關注和重視，并逐步成為了公司治理和戰略管理的重要理念。海工裝備制造業是國家發展高端裝備制造業的重要組成部分，作為戰略性新興產業，海洋工程裝備業處于世界高端制造領域，對投資、技術進步、就業的拉動效果極為明顯。海洋工程裝備等高端制造業的綠色化發展，必然成為帶動整個制造產業升級的重要引擎。