探索丨我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架

随着全球对海洋资源开发的日益重视以及我国海洋战略的稳步推进，深海油气资源开发成为关键领域。在这一背景下，我国自主设计建造的深水导管架应运而生，2022年2月28日，我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架——“海基一号”在广东珠海顺利完工，标志着我国在超大型海洋油气平台导管架设计建造技术上取得新突破，开创了我国中深海油气资源开发的新模式，对保障国家能源安全、提升深海资源开发能力具有重要意义。

▏“海基一号”的设计特点与技术创新

一、设计理念

“海基一号”的设计充分考虑南海复杂恶劣的海洋环境，如频繁的台风、巨大的海浪冲击力、复杂多变的海流等。采用了基于风险评估的设计方法，对导管架在各种极端工况下的受力情况进行精准分析，以确保其结构强度和稳定性。例如，通过优化导管架的整体构型，增加关键部位的结构冗余度，提高其抵御强台风和巨浪冲击的能力。

二、技术创新点

1.超高强度钢材的应用超高强度钢材的创新应用是“海基一号”的又一亮点。针对深海高压、强腐蚀的恶劣环境，我国科研团队自主研发了一种全新的超高强度海洋工程用钢。这种钢材不仅具备卓越的屈服强度与抗拉强度，能够承受巨大的水压与风浪冲击力，而且在耐腐蚀性方面取得了重大突破。通过特殊的合金配方与热处理工艺，其在海水中的耐腐蚀性能远超传统钢材，大大延长了导管架的使用寿命，确保了在深海环境下长期稳定运行的安全性。

2.智能化多丝埋弧焊技术在焊接工艺领域，“海基一号”展现出了非凡的技术创新实力。开发了智能化多丝埋弧焊技术，该技术通过精确控制焊接电流、电压、焊接速度以及焊丝的送进角度与速度等多个参数，实现了对大厚度、高强度钢板的高质量焊接。同时，引入了实时焊缝监测系统，利用超声波、激光等先进传感技术，对焊接过程中的焊缝成型、熔深、缺陷等情况进行全程监控，一旦发现异常，能够立即自动调整焊接参数或发出警报，确保每一道焊缝都符合严苛的质量标准。

3.大型导管架整体滑移安装技术“海基一号”的安装工艺创新更是令人惊叹。首创了大型导管架整体滑移安装技术，借助先进的液压滑移系统，能够将重达数万吨的导管架在陆地船坞上平稳、精确地滑移至驳船，并在海上运输至指定位置后，再次滑移安装至海床基础上。这一技术避免了传统分段安装方式带来的海上作业风险高、安装精度低等问题，大幅缩短了海上安装周期，提高了安装作业的安全性与效率。

4.智能机器人水下检测在水下检测与维护技术方面，“海基一号”也走在了世界前列。配备了自主研发的水下机器人集群，这些机器人具备多种先进功能，如高分辨率水下成像、超声探伤、腐蚀监测等。它们能够定期对导管架的水下部分进行全面检测，及时发现结构损伤、腐蚀缺陷等问题，并通过智能算法分析评估损伤程度，为制定精准的维护策略提供详细的数据支持，确保导管架始终处于最佳工作状态。

▏“海基一号”的建造工艺与挑战应对

一、建造工艺（模块化建造技术）

该项目采用模块化建造理念，将“海基一号”导管架划分为多个大型模块在陆地船厂进行预制。每个模块在工厂内完成高精度的加工和组装，然后通过大型浮吊将各个模块运输至海上安装现场进行整体组装。这种建造方式不仅提高了建造效率，还保证了建造质量，减少了海上作业时间和风险。

二、挑战应对

1.超大尺寸构件制造与运输

“海基一号”的一些构件尺寸超大，给制造和运输带来了巨大挑战。例如，其主弦管的直径和长度均超出了常规运输设备的承载范围。为解决这一问题，建造团队专门研发了大型专用运输工装和船舶，并制定了详细的运输路线和方案，确保超大尺寸构件能够安全、准时地从制造工厂运输到码头和海上安装现场。

2.海上安装复杂环境应对

南海海域的海洋环境复杂多变，海上安装作业窗口期短。为了在有限的时间内完成导管架的海上安装，施工团队采用了先进的动态定位系统和安装辅助设备。在安装过程中，实时监测海洋环境参数，根据海况变化及时调整安装方案，确保导管架能够准确无误地安装在预定位置，并且在安装过程中保持结构的稳定性和安全性。

▏“海基一号”在能源开发中的意义

一、深海开发“海基一号”为深海油气资源的开发提供了关键基础设施。南海海域油气资源丰富，但深海环境恶劣，开发难度极大。其凭借卓越的设计与稳固的构造，能够承载钻探、生产等设备在深海区域作业，极大地拓展了我国油气资源的开采范围。它犹如一座海上堡垒，让我国得以深入此前难以触及的深海油气储层，有效增加了油气探明储量与可采量，减少我国对陆上及进口油气资源的依赖，对保障国家能源供应的稳定性与自主性贡献卓越。

二、能源布局从能源战略布局来看，“海基一号”是我国海洋能源战略的核心支撑点。它的成功建设与运营彰显了我国在深海能源开发领域的决心与实力，有助于优化我国能源开发的整体布局，使能源来源更加多元化。这一战略布局的完善增强了我国在国际能源市场的话语权与议价能力，能够更从容地应对全球能源市场的波动与不确定性，为我国经济社会的长远发展奠定坚实的能源基石。

三、技术突破“海基一号”的建设带动了能源开发技术与装备的创新升级。围绕其展开的一系列科研攻关与工程实践，催生出众多适用于深海能源开发的新技术、新工艺、新装备。例如，高精度的深海探测技术、高效的油气开采装备以及安全可靠的深海输送系统等。这些创新成果不仅服务于“海基一号”所在区域的能源开发，还将辐射至整个海洋能源开发领域，推动我国能源开发产业向更高水平迈进，提升我国在全球海洋能源技术创新领域的竞争力。

四、生态保护“海基一号”在促进能源开发与海洋生态保护协同发展方面发挥着示范作用。在设计与运营过程中，充分考虑对海洋生态环境的影响，采用环保型的材料与施工工艺，优化开采流程以减少污染物排放与生态破坏。这为我国乃至全球在深海能源开发中实现资源开发与环境保护的平衡提供了宝贵经验，引领着未来能源开发走向绿色、可持续的发展道路。

▏“海基一号”对海洋工程产业发展的推动

一、产业链带动效应

“海基一号”的建造涉及到众多行业和企业，从上游的钢铁、材料研发生产，到中游的海洋工程装备设计、制造、安装企业，再到下游的油气开发运营企业，形成了一条完整的产业链。在项目建设过程中，带动了各环节企业的技术创新和产业升级，促进了我国海洋工程产业链的整体发展和完善。例如，为满足“海基一号”对超高强度钢材的需求，国内钢铁企业加大研发投入，改进生产工艺，提高了我国高端海洋工程用钢的生产能力和质量水平。

二、技术扩散与人才培养

“海基一号”项目中所采用的一系列先进设计、建造技术和管理经验，通过企业间的合作、技术交流等方式在行业内得到广泛传播和应用。同时，项目的实施培养了一大批具有丰富海洋工程经验的专业技术人才和管理人才，这些人才成为我国海洋工程产业发展的宝贵财富，为我国海洋工程企业参与国际竞争提供了人才保障。

▏“海基一号”的国家战略价值与国际影响力

一、国家海洋战略的重要体现“海基一号”是我国海洋强国战略的重要实践成果。它展示了我国在海洋工程领域的强大实力和自主创新能力，彰显了我国对南海海域海洋资源开发和海洋权益维护的坚定决心。通过“海基一号”等一系列海洋工程基础设施的建设，我国逐步构建起完善的海洋开发和管控体系，为实现国家海洋战略目标奠定了坚实基础。

二、国际合作与竞争优势提升“海基一号”的成功建造使我国在国际海洋工程领域赢得了广泛赞誉和尊重，提升了我国在全球海洋工程市场中的知名度和竞争力。一方面，吸引了国际知名能源企业和海洋工程企业与我国开展合作，共同开发海洋资源；另一方面，为我国海洋工程企业“走出去”创造了有利条件，推动我国海洋工程技术和装备出口到国际市场，参与国际海洋工程建设项目的竞争，促进我国海洋工程产业的国际化发展。“海基一号”作为我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架，在设计理念、技术创新、建造工艺等方面取得了重大突破。它在我国深海油气资源开发、海洋工程产业发展、国家海洋战略实施以及国际合作与竞争等多方面都具有不可替代的重要意义。“海基一号”的成功经验将为我国未来海洋工程领域的进一步发展提供宝贵的借鉴，激励我国在海洋资源开发和海洋科技探索的道路上不断砥砺前行，向着建设海洋强国的目标迈进坚实的步伐。

（图片源自网络）

作者 | 几维鸟毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。

初审 | 陈嘉琦、李书豪

复审 | 魏星华

终审 | 韩永林