ISO 242012025 石油和天然气行业 包括低碳能源-三级舾装结构标准立项发展报告

石油和天然气行业包括低碳能源-三级舾装结构标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Tertiaryoutfittingstructures摘要本报告围绕国际标准ISO24201:2025《石油和天然气行业包括低碳能源-三级舾装结构》的发布，系统阐述了该标准的立项背景、核心内容、技术特点及其对行业的深远影响。报告首先分析了在全球能源结构加速转型、“双碳”目标驱动下，石油天然气行业向低碳化、模块化、智能化发展的宏观趋势，指出传统舾装标准已难以满足新型浮式生产储卸装置（FPSO）、浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）等复杂海洋工程设施的设计建造需求。该标准作为国际标准化组织（ISO）发布的重要技术规范，首次系统性地针对三级舾装结构（即非安全关键、非承重及生活模块等附属设施）提出了涵盖材料选择、结构设计、载荷分析、焊接工艺、防腐保护及生命周期管理等全环节的技术要求与验收准则。报告认为，该标准的实施将有效提升海洋工程装备设计的精细化水平，显著降低建造成本与运维风险，并为行业技术升级与国际合作提供统一的技术基准。同时，标准在严格遵循传统安全与质量规范的基础上，特别优化了低碳能源相关设施的适应性条款，体现了传统能源工业向新质生产力转型的战略导向。本报告适用于海洋工程设计院、设备制造商、工程公司及能源行业监管部门进行技术决策与标准化体系建设参考。关键词石油天然气行业；低碳能源；三级舾装结构；ISO24201:2025；海洋工程；标准化；浮式生产储卸装置；模块化设计Keywords:Oilandgasindustries;Lowercarbonenergy;Tertiaryoutfittingstructures;ISO24201:2025;Offshoreengineering;Standardization;FPSO;Modulardesign正文1.引言随着全球工业化进程的不断深化，石油和天然气作为核心能源的地位在短期内依旧稳固，但同时，应对气候变化和实现碳中和目标已成为全球共识。在此背景下，石油和天然气行业正经历着深刻的变革，其业务范围从传统的化石能源开采，逐步扩展到包括碳捕获、利用与封存（CCUS）、海上风电、绿氢/氨生产等在内的低碳能源领域。这种转型对海洋工程装备的设计、建造及运维提出了前所未有的挑战。海洋工程装备，如FPSO、FLNG、半潜式生产平台等，其结构复杂，投资巨大。其中，“舾装结构”作为平台功能实现的重要组成部分，按照其安全等级和功能重要性，通常分为一级、二级和三级。一级涉及安全关键结构（如船体主承力构件），二级涉及重大功能结构（如油气处理模块主结构），而三级舾装结构则涵盖了众多辅助性、功能性及生活服务的组件，如：-模块间和模块内的楼梯、通道、扶手及格栅平台；-电缆桥架、管道支架（非关键管线）、设备基座（非核心设备）；-生活模块的外部围护结构、遮阳棚、通风管系；-直升机甲板周边的安全网及相关附属设施；-服务于低碳能源设施（如电解槽模块、二氧化碳处理模块）的特定辅助结构。在以往的国际工程实践中，针对三级舾装结构的标准化工作相对滞后，各国、各企业多依据内部规范或部分引用船舶舾装标准，导致设计冗余度高、材料浪费严重、接口不统一、维护困难等问题。特别是在模块化建造快速发展的今天，缺少全球统一的、针对性的三级舾装标准已成为制约行业效率提升和成本控制的关键瓶颈。ISO24201:2025的发布，正是为了解决这一行业痛点，为海洋工程装备的精细化、标准化、低碳化发展提供坚实的技术基础。2.标准立项背景与需求分析2.1行业发展趋势驱动-浮式生产系统大型化与复杂化：当前新建的大型FPSO和FLNG，其上部模块数量和重量不断增加，配套的三级舾装结构体量巨大，往往占到整个上部模块钢结构总重的15%-25%。如何优化这些非核心但量大面广的结构，直接关系到整体项目的钢材采购成本、建造成本和生命周期重量控制。-模块化建造与集成化：全球范围内，海洋工程装备倾向于在多个全球化的船厂或建造场地进行平行模块建造，最后进行总装集成。这就要求各模块间的三级舾装结构（如连接通道、管道支架、电缆接头）具备高度的一致性和互换性，以实现无缝对接。ISO24201:2025提供了统一的设计接口和公差标准，显著降低了现场返工率和调试周期。-向低碳能源转型：随着“双碳”目标的推进，传统油气平台开始集成CCUS模块、海上制氢模块等低碳能源设施。这些新设施对附属结构提出了特殊要求，如耐腐蚀性（针对CO₂、碱性溶液）、防泄露监控、特殊防火等级等。该标准首次将“包括低碳能源”明确纳入标准范畴，为这些新结构的设计提供了明确指引。2.2现有标准体系的不足-缺乏针对性：传统的海上结构设计标准（如APIRP2A、EN1993、ISO19902）主要针对一级和二级安全关键结构，其设计准则（如安全系数、疲劳分析要求）对三级舾装结构而言过于严苛，或未覆盖其特殊细节（如管道支架的局部强度、走道板的防滑要求）。-标准分散与不一致：不同船级社（如DNV,ABS,LR,CCS）的规范虽有提及，但要求不尽相同，导致同一项目不同模块需要遵循多套标准，增加了管理复杂度和设计成本。一些公司内部标准（如TOTALGSEP、SHELLDEP）虽详细，但缺乏国际通用性，阻碍了供应链的全球化整合。-成本与效率瓶颈：由于缺少统一标准，设计人员往往采用保守设计，直接增加了材料用量和自重。据行业估算，针对三级舾装结构，采用统一优化标准可节省约5%-10%的钢结构重量，对于一艘十万吨级的FPSO而言，其节约的钢材成本和带来的生命周期效益是相当可观的。3.ISO24201:2025标准核心内容与技术特点本标准全称为“石油和天然气行业包括低碳能源-三级舾装结构”，其结构严谨、内容全面，涵盖了一个结构从初始概念到最终报废的全生命周期技术要求。3.1范围界定与适用对象标准明确界定了三级舾装结构的范围，即那些不直接承担主要结构载荷、也不属于安全关键系统的结构。它主要包括但不限于：-功能性基础：次要设备基座、支架、托架；-可移动结构：走道、楼梯、平台、扶手、格栅；-围护与封闭结构：风雨密门、窗、非承重隔墙、天窗；-低碳能源附属结构：服务于低碳工艺模块（如电解、碳捕集）的特定支撑结构、防护结构。标准明确指出其不适用于船舶主船体结构、主要承载的甲板室结构以及属于一级或二级安全级别的油气工艺模块主钢结构。3.2技术要求与核心条款3.2.1材料选择-基本要求：规定了结构用钢（包括普通碳钢和耐候钢）的牌号、力学性能、化学成分及冲击韧性要求，确保其在海洋腐蚀环境下的基本性能。-低碳能源适应性：首次增加了对服务于低碳能源设施的特定材料要求。例如，接触高浓度CO₂环境的支撑结构，应选择具有抗应力腐蚀开裂能力的钢材；接触碱性电解液的管道支架应具备良好的耐碱性。标准提供了材料选用指南，引导设计师根据介质腐蚀等级选择对应材料。-轻量化材料：标准认可并规范了铝及铝合金、玻璃钢（GRP）、不锈钢等轻量化材料在三级舾装结构中的应用，特别是用于走道、扶手等非承重或轻载结构，以降低平台自重，从而减少燃料消耗和碳排放。3.2.2结构设计-载荷与工况组合：明确了三级舾装结构需考虑的载荷，包括自重、活载荷（如操作人员、小型工具）、环境载荷（风、雪、冰、波浪）及偶然载荷（如坠落物体冲击），并给出了不同工况下的组合系数。特别地，标准对低碳能源模块可能产生的特殊载荷（如电解槽的泄压冲击力）也予以明确。-设计准则：主要采用许用应力设计法（WSD）或极限状态设计法（LRFD），并针对不同类型的结构给出了具体的应力、变形（挠度）和稳定性要求。-*刚度控制*：强调控制走道、平台钢格栅的振动和挠度，以保障人员行走的舒适与安全。-*连接设计*：详细规定了焊接节点、螺栓连接、销轴连接的计算细节和构造要求，尤其是对承受疲劳载荷的次要连接节点给出了简化分析方法。-模块化接口：专设章节提出了模块化建造下的接口设计要求，包括相邻模块间三级舾装结构（如跨模块走道、电缆桥架连通）的间隙控制、公差配合、对齐方式及快速连接机制。3.2.3制造与检验-焊接：根据S-N曲线（疲劳曲线）的要求，对三级舾装结构的焊接接头进行分类，并规定了对应的焊接工艺评定（WPQT）、焊工资格、焊缝外形尺寸及无损检测（NDT）抽检比例。例如，对关键支架的角焊缝提出了UT（超声波检测）抽检要求，对非关键格栅边界的角焊缝可采用VT（目视检测）。-尺寸与公差：提供了清晰的尺寸公差表，规定了各种结构（如框架、平台、支架）在长度、垂直度、平面度等方面的可接受偏差，确保了模块间的可安装性。-涂层与防腐：针对海洋环境中不同的腐蚀区域（飞溅区、大气区、封闭区域），推荐了配套的涂层系统（包括富锌底漆、环氧中间漆、聚氨酯面漆），并规定了涂层厚度、附着力测试及外观检查要求。对采用热浸镀锌或热喷涂铝等长效防腐方式的结构，也给出了相应的技术规范。4.标准发布的意义与影响4.1对于技术进步的推动作用ISO24201:2025的发布，标志着海洋工程装备设计理念的重要转变。它促使行业从“大而全”的保守设计转向“精细化、定制化”的理性设计。通过对三级舾装结构的规范化，设计人员能够更精准地控制成本、重量和安全裕度，为平台整体性能优化提供了可能。标准对低碳能源设施的针对性要求，更是为传统能源企业向新型能源系统集成提供了技术支撑，促进了跨领域的技术融合。4.2对于经济效益的提升-降低成本：统一的标准减少了因多头管理、标准冲突带来的设计修改和采购错误。预计通过该标准的实施，单个大型海工项目在三级舾装部分的设计、采购、建造综合成本可降低3%-8%。-缩短工期：标准化设计直接提升了模块化建造的效率和精度。船厂可以基于标准进行预制，减少了现场舾装作业量，使模块总装时间缩短，从而加快项目总投资回收。-优化供应链：全球范围内的供应商可以依据ISO24201进行产品认证和批量生产，形成标准化、系列化的产品目录（如标准格栅、标准支架、标准走道），这不仅降低了采购单价，也简化了仓储存货管理，提升了供应链的韧性和响应速度。4.3对于安全与质量的保障尽管三级舾装结构并非安全关键部件，但其失效仍可能导致设备损坏、人员受伤或生产中断。标准通过严格的材料要求、设计计算和质量控制条款，确保了这些结构在恶劣海洋环境下的长期可靠性。例如，对走道防滑、扶手高度、格栅孔距的明确要求，直接有助于减少作业人员的滑倒、跌落风险，提升了海上作业的本质安全水平。介绍修订的企事业单位或标委会主要参与单位：挪威船级社（DNV）在本标准的制定过程中，挪威船级社（DNV）作为全球领先的船级社和风险管理机构，发挥了不可替代的核心作用。DNV由挪威船级社（DetNorskeVeritas）与德国劳氏船级社（GermanischerLloyd）于2013年合并成立，总部位于挪威奥斯陆，在全球100多个国家设有办事处。其历史可追溯至1864年，拥有160余年保障生命、财产和环境的经验。核心贡献与技术专长1.标准草案的发起与起草：DNV基于其长期在海工装备入级检验、设计审查和风险管理中积累的丰富经验，识别出三级舾装结构领域标准化缺失的严重性。DNV牵头起草了ISO24201系列标准的草案，并利用其在ISO/TC67/SC7（石油、石化和天然气工业-海上结构）秘书处或技术委员会中的活跃角色，推动该提案立项并获得广泛国际支持。DNV的技术专家直接领导了标准正文中关于结构设计、载荷确定和材料选用的核心章节的撰写。2.技术内容的权威支撑：DNV内部拥有大量的技术文献和行业规范（如DNV-RP-C201标准《海上钢结构设计》），为其参与国际标准制定提供了丰富的技术源泉。DNV将其实践中验证有效的、针对非核心结构的设计余量和疲劳评估简化方法，系统地纳入了ISO24201:2025，确保了标准的可操作性与技术先进性。例如，标准中关于格栅平台与支撑梁的简化连接计算模型，便源于DNV的工程实践。3.低碳能源领域的先导研究：面对能源转型，DNV早在十年前就启动了低碳能源技术及硬件设施的标准化研究。在编写ISO24201的过程中，DNV将其在氢能、CCUS、海上风电领域的结构设计与安全准则，如针对高压氢气环境下防漏与防爆设计、针对二氧化碳低温环境的材料选用等最新研究成果，直接融入标准，使得该标准不仅面向过去，更引领未来，服务全球能源行业低碳化转型。4.全球协作与推广：作为一家国际性组织，DNV利用其在全球范围的分支机构和客户网络，组织了多次国际标准研讨会和投票，收集了来自中国、美国、英国、巴西、挪威等主要海工国家的意见，确保了标准的全球适用性。标准发布后，DNV还率先发布了配套的解读指南和培训课程，帮助业界工程师快速掌握和运用新标准。DNV不仅仅是一个规则的制定者，更是技术创新与工程应用的桥梁。其作为ISO24201:2025的主要起草单位，充分展示了国际顶级技术服务机构在推动行业标准化、引领技术发展方向上的责任与担当。结论ISO24201:2025《石油和天然气行业包括低碳能