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水下破損管道的維修方法

水下破損管道的維修方法

水下管道的破損大體上可分為3類(lèi)：第1 類(lèi)是局部小破損,如小孔或小裂紋泄漏,這類(lèi)泄漏通常由局部腐蝕或焊接缺陷造成;第2 類(lèi)是錨船鉤掛等導(dǎo)致的局部破損,這類(lèi)破損最常見(jiàn);第3 類(lèi)是在相當(dāng)長(zhǎng)的管段上出現(xiàn)大范圍破損,造成管道軸向強(qiáng)度大大降低,需要用長(zhǎng)管段替換。

1. 1 ?水上焊接維修

水上焊接維修就是先在水下把管道切斷或切除管段,然后把兩管端提升到水面工作船上,焊好維修短節(jié)部分,并進(jìn)行NDT 檢驗(yàn)和涂層后放回海底。該法僅限于淺水區(qū)域和小管徑管道,而且要考慮到管道提升過(guò)程中所受到的應(yīng)力和可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)性。

1. 2 ?水下維修

a) ?鋼套維修法?鋼套維修法在地面油氣管道輸送中的使用較多,采用與原管道鋼材級(jí)別相當(dāng)?shù)? 個(gè)半圓形鋼套套在管道損傷處,將2 個(gè)半鋼套對(duì)焊后,在套筒與原管道的環(huán)形間隙內(nèi)注入環(huán)氧樹(shù)脂或環(huán)氧砂漿等密封材料[3 ] 。墨西哥Mexsub 公司自1992 年起就開(kāi)始開(kāi)發(fā)鋼套維修立管技術(shù)與設(shè)備,1994202 在不停輸?shù)那闆r下,為墨西哥國(guó)有石油公司Pemex 維了Astasta2Ciudad Pemex 管廊一條<914mm 酸性氣體輸送管道上的腐蝕缺陷。Mexsub 公司為此項(xiàng)目設(shè)計(jì)制造了一系列設(shè)備,包括用于鋼保護(hù)套焊接的組裝式工作艙、工作艙投放駁船、潛水輔助駁船、生活設(shè)施船等。

b) ?機(jī)械連接器維修法?該法適合維修大范圍單層管的破損,將有缺陷或遭破損的管段切掉后用一短管來(lái)替換,替換管道用機(jī)械連接器與原有管道連接在一起。機(jī)械連接器是該法中的關(guān)鍵設(shè)備,分為夾套式和壓接式2 種。此種維修方法的優(yōu)點(diǎn)是在任何深度都不需要用到第三方檢驗(yàn)合格的焊接程序和焊工,節(jié)約費(fèi)用。不足之處是機(jī)械連接器雖可以提供機(jī)械強(qiáng)度,但耐用年限一般不超過(guò)15 a ,且不能保證原有管道的整體性。在我國(guó)東海海域平湖油氣田海底管線的維修作業(yè)中,采用了Hydratight 公司的MORGRIP 系列產(chǎn)品中的核心設(shè)備無(wú)縫機(jī)械連接器,該設(shè)備由DNV、Lloyd’s 發(fā)證。

 c) ?水下機(jī)械式三通維修法?水下機(jī)械式三通是T2D2Williamson 公司研制開(kāi)發(fā)的用于水下油氣管道不停輸開(kāi)孔封堵的技術(shù),與陸上油氣輸送管道的不停輸開(kāi)孔封堵技術(shù)基本相同。主要設(shè)備包括機(jī)械式三通、三明治閥門(mén)、開(kāi)孔機(jī)、臨時(shí)卡子和盲端法蘭等。此種維修方法可適用于懸浮物較多、渾濁度較大的海域,也可滿足業(yè)主不停輸搶修的要求,能達(dá)到較高的修管質(zhì)量,但此種維修方法容易受海洋環(huán)境的影響[4 ] 。

d) ?法蘭維修法與外卡維修法?法蘭維修法就是用原有的法蘭或切除破損管段后在管端安裝特種法蘭,與中間短節(jié)兩端的旋轉(zhuǎn)法蘭或球法蘭進(jìn)行聯(lián)接。主要用于原有管道法蘭聯(lián)接處破損的情況,也有破損平管段選用法蘭聯(lián)接維修的案例。維修程序、所用設(shè)備與機(jī)械聯(lián)接器維修相類(lèi)似,優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省時(shí)間。外卡維修法是在泄漏部位的管道外安裝緊固件(外卡) ,達(dá)到維修管道泄漏的目的。外卡維修主要用于破損較小的管道維修,如,腐蝕穿孔維修等,所用船舶較小、費(fèi)用較低、方便快捷;但僅適用于管道操作壓力較低和安全要求較低的管道維修。

e) ?水下焊接維修法?水下焊接是在水環(huán)境中進(jìn)行的焊接作業(yè),水下焊接修補(bǔ)有3 種方法,即,水下濕法焊接和水下局部干法焊接和水下干式焊接。近年來(lái),又出現(xiàn)了水下摩擦疊焊、等離子焊等新方法。

水下濕法焊接修補(bǔ)時(shí),工件直接置于水環(huán)境中,水與電弧之間沒(méi)有任何隔離設(shè)施,電弧僅僅依靠焊條在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氣體以及水汽化形成的氣泡來(lái)保護(hù),因此,50 多a 來(lái)濕法焊接一直被認(rèn)為是一種焊接質(zhì)量差、不敢輕易使用的焊接方法。近年來(lái),國(guó)際上十分重視尋求低成本的焊接方法,使得設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉的水下濕法焊接技術(shù)重現(xiàn)了生機(jī),其中柔性連接基座法、水下焊接專(zhuān)用焊條等技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了水下濕法焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用

水下局部干法焊接是將待焊部位一小塊區(qū)域的水人為排除,從而形成一個(gè)局部氣相區(qū)(氣室) ,焊接工作是在這個(gè)氣相區(qū)內(nèi)進(jìn)行,全部焊接設(shè)備也在水中。局部干法焊接種類(lèi)較多,日本較多采用水簾式及鋼刷式,在英國(guó)、美國(guó)則是干點(diǎn)式及氣罩式,法國(guó)新近發(fā)展了一種旋罩式。在近海工程結(jié)構(gòu)的修焊中,主要采用局部排水熔化氣體保護(hù)焊。

水下干式焊接是將全部焊接區(qū)域的水通過(guò)一個(gè)或多個(gè)艙室人為排除,按照水下干式焊接時(shí)所處的環(huán)境壓力,可分為高壓干式焊接和常壓干式焊接。常壓干式焊接完排除了水及其壓力的影響,焊接過(guò)程和焊接質(zhì)量與陸上相同,水深較淺時(shí)可采用“圍堰法"等措施來(lái)實(shí)現(xiàn),但水深增加勢(shì)必使得設(shè)備密封難度大大增加。法國(guó)LPS 公司1977 年曾用這種方法在北海150 m 處成功地焊接了<426 mm 的海底管線,所用常壓氣室是一個(gè)<2. 4 m ×3. 66 m 的圓筒(兩端為橢圓形) ,設(shè)備造價(jià)比高壓干式水下焊接的設(shè)備造價(jià)還要昂貴,焊接輔助人員多[7 ] 。高壓干式焊接因密封問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單而早已成為國(guó)際上尤其是歐洲一些海洋石油工程單位的選,迄今已積累了大量的研究成果和工程應(yīng)用案例,焊接質(zhì)量和可靠性也能夠得到保證[8 ] 。