隨著全球對海洋資源開發的日益重視以及我國海洋戰略的穩步推進，深海油氣資源開發成為關鍵領域。在這一背景下，我國自主設計建造的深水導管架應運而生，2022年2月28日，我國自主設計建造的亞洲第一深水導管架——“海基一號”在廣東珠海順利完工，標志著我國在超大型海洋油氣平臺導管架設計建造技術上取得新突破，開創了我國中深海油氣資源開發的新模式，對保障國家能源安全、提升深海資源開發能力具有重要意義。

▏“海基一號”的設計特點與技術創新

一、設計理念

“海基一號”的設計充分考慮南海復雜惡劣的海洋環境，如頻繁的臺風、巨大的海浪沖擊力、復雜多變的海流等。采用了基于風險評估的設計方法，對導管架在各種極端工況下的受力情況進行精準分析，以確保其結構強度和穩定性。例如，通過優化導管架的整體構型，增加關鍵部位的結構冗余度，提高其抵御強臺風和巨浪沖擊的能力。

二、技術創新點

1.超高強度鋼材的應用超高強度鋼材的創新應用是“海基一號”的又一亮點。針對深海高壓、強腐蝕的惡劣環境，我國科研團隊自主研發了一種全新的超高強度海洋工程用鋼。這種鋼材不僅具備卓越的屈服強度與抗拉強度，能夠承受巨大的水壓與風浪沖擊力，而且在耐腐蝕性方面取得了重大突破。通過特殊的合金配方與熱處理工藝，其在海水中的耐腐蝕性能遠超傳統鋼材，大大延長了導管架的使用壽命，確保了在深海環境下長期穩定運行的安全性。

2.智能化多絲埋弧焊技術在焊接工藝領域，“海基一號”展現出了非凡的技術創新實力。開發了智能化多絲埋弧焊技術，該技術通過精確控制焊接電流、電壓、焊接速度以及焊絲的送進角度與速度等多個參數，實現了對大厚度、高強度鋼板的高質量焊接。同時，引入了實時焊縫監測系統，利用超聲波、激光等先進傳感技術，對焊接過程中的焊縫成型、熔深、缺陷等情況進行全程監控，一旦發現異常，能夠立即自動調整焊接參數或發出警報，確保每一道焊縫都符合嚴苛的質量標準。

3.大型導管架整體滑移安裝技術“海基一號”的安裝工藝創新更是令人驚嘆。首創了大型導管架整體滑移安裝技術，借助先進的液壓滑移系統，能夠將重達數萬噸的導管架在陸地船塢上平穩、精確地滑移至駁船，并在海上運輸至指定位置后，再次滑移安裝至海床基礎上。這一技術避免了傳統分段安裝方式帶來的海上作業風險高、安裝精度低等問題，大幅縮短了海上安裝周期，提高了安裝作業的安全性與效率。

4.智能機器人水下檢測在水下檢測與維護技術方面，“海基一號”也走在了世界前列。配備了自主研發的水下機器人集群，這些機器人具備多種先進功能，如高分辨率水下成像、超聲探傷、腐蝕監測等。它們能夠定期對導管架的水下部分進行全面檢測，及時發現結構損傷、腐蝕缺陷等問題，并通過智能算法分析評估損傷程度，為制定精準的維護策略提供詳細的數據支持，確保導管架始終處于最佳工作狀態。

▏“海基一號”的建造工藝與挑戰應對

一、建造工藝（模塊化建造技術）

該項目采用模塊化建造理念，將“海基一號”導管架劃分為多個大型模塊在陸地船廠進行預制。每個模塊在工廠內完成高精度的加工和組裝，然后通過大型浮吊將各個模塊運輸至海上安裝現場進行整體組裝。這種建造方式不僅提高了建造效率，還保證了建造質量，減少了海上作業時間和風險。

二、挑戰應對

1.超大尺寸構件制造與運輸

“海基一號”的一些構件尺寸超大，給制造和運輸帶來了巨大挑戰。例如，其主弦管的直徑和長度均超出了常規運輸設備的承載范圍。為解決這一問題，建造團隊專門研發了大型專用運輸工裝和船舶，并制定了詳細的運輸路線和方案，確保超大尺寸構件能夠安全、準時地從制造工廠運輸到碼頭和海上安裝現場。

2.海上安裝復雜環境應對

南海海域的海洋環境復雜多變，海上安裝作業窗口期短。為了在有限的時間內完成導管架的海上安裝，施工團隊采用了先進的動態定位系統和安裝輔助設備。在安裝過程中，實時監測海洋環境參數，根據海況變化及時調整安裝方案，確保導管架能夠準確無誤地安裝在預定位置，并且在安裝過程中保持結構的穩定性和安全性。

▏“海基一號”在能源開發中的意義

一、深海開發“海基一號”為深海油氣資源的開發提供了關鍵基礎設施。南海海域油氣資源豐富，但深海環境惡劣，開發難度極大。其憑借卓越的設計與穩固的構造，能夠承載鉆探、生產等設備在深海區域作業，極大地拓展了我國油氣資源的開采范圍。它猶如一座海上堡壘，讓我國得以深入此前難以觸及的深海油氣儲層，有效增加了油氣探明儲量與可采量，減少我國對陸上及進口油氣資源的依賴，對保障國家能源供應的穩定性與自主性貢獻卓越。

二、能源布局從能源戰略布局來看，“海基一號”是我國海洋能源戰略的核心支撐點。它的成功建設與運營彰顯了我國在深海能源開發領域的決心與實力，有助于優化我國能源開發的整體布局，使能源來源更加多元化。這一戰略布局的完善增強了我國在國際能源市場的話語權與議價能力，能夠更從容地應對全球能源市場的波動與不確定性，為我國經濟社會的長遠發展奠定堅實的能源基石。

三、技術突破“海基一號”的建設帶動了能源開發技術與裝備的創新升級。圍繞其展開的一系列科研攻關與工程實踐，催生出眾多適用于深海能源開發的新技術、新工藝、新裝備。例如，高精度的深海探測技術、高效的油氣開采裝備以及安全可靠的深海輸送系統等。這些創新成果不僅服務于“海基一號”所在區域的能源開發，還將輻射至整個海洋能源開發領域，推動我國能源開發產業向更高水平邁進，提升我國在全球海洋能源技術創新領域的競爭力。

四、生態保護“海基一號”在促進能源開發與海洋生態保護協同發展方面發揮著示范作用。在設計與運營過程中，充分考慮對海洋生態環境的影響，采用環保型的材料與施工工藝，優化開采流程以減少污染物排放與生態破壞。這為我國乃至全球在深海能源開發中實現資源開發與環境保護的平衡提供了寶貴經驗，引領著未來能源開發走向綠色、可持續的發展道路。

▏“海基一號”對海洋工程產業發展的推動

一、產業鏈帶動效應

“海基一號”的建造涉及到眾多行業和企業，從上游的鋼鐵、材料研發生產，到中游的海洋工程裝備設計、制造、安裝企業，再到下游的油氣開發運營企業，形成了一條完整的產業鏈。在項目建設過程中，帶動了各環節企業的技術創新和產業升級，促進了我國海洋工程產業鏈的整體發展和完善。例如，為滿足“海基一號”對超高強度鋼材的需求，國內鋼鐵企業加大研發投入，改進生產工藝，提高了我國高端海洋工程用鋼的生產能力和質量水平。

二、技術擴散與人才培養

“海基一號”項目中所采用的一系列先進設計、建造技術和管理經驗，通過企業間的合作、技術交流等方式在行業內得到廣泛傳播和應用。同時，項目的實施培養了一大批具有豐富海洋工程經驗的專業技術人才和管理人才，這些人才成為我國海洋工程產業發展的寶貴財富，為我國海洋工程企業參與國際競爭提供了人才保障。

▏“海基一號”的國家戰略價值與國際影響力

一、國家海洋戰略的重要體現“海基一號”是我國海洋強國戰略的重要實踐成果。它展示了我國在海洋工程領域的強大實力和自主創新能力，彰顯了我國對南海海域海洋資源開發和海洋權益維護的堅定決心。通過“海基一號”等一系列海洋工程基礎設施的建設，我國逐步構建起完善的海洋開發和管控體系，為實現國家海洋戰略目標奠定了堅實基礎。

二、國際合作與競爭優勢提升“海基一號”的成功建造使我國在國際海洋工程領域贏得了廣泛贊譽和尊重，提升了我國在全球海洋工程市場中的知名度和競爭力。一方面，吸引了國際知名能源企業和海洋工程企業與我國開展合作，共同開發海洋資源；另一方面，為我國海洋工程企業“走出去”創造了有利條件，推動我國海洋工程技術和裝備出口到國際市場，參與國際海洋工程建設項目的競爭，促進我國海洋工程產業的國際化發展。“海基一號”作為我國自主設計建造的亞洲第一深水導管架，在設計理念、技術創新、建造工藝等方面取得了重大突破。它在我國深海油氣資源開發、海洋工程產業發展、國家海洋戰略實施以及國際合作與競爭等多方面都具有不可替代的重要意義。“海基一號”的成功經驗將為我國未來海洋工程領域的進一步發展提供寶貴的借鑒，激勵我國在海洋資源開發和海洋科技探索的道路上不斷砥礪前行，向著建設海洋強國的目標邁進堅實的步伐。

（圖片源自網絡）

作者 | 幾維鳥畢業于新西蘭林肯大學。對大眾科普知識擁有濃厚興趣，曾在多個科普期刊上發表過科普文章。關注事實，積極探索前沿科技。

初審 | 陳嘉琦、李書豪

復審 | 魏星華

終審 | 韓永林

來源: 吉林科普微窗