黃培軍，顧偉偉，杜曉雷

引言

根據(jù)國(guó)際和國(guó)內(nèi)海洋平臺(tái)導(dǎo)管架規(guī)范的要求[1-3]，導(dǎo)管架平臺(tái)在壽命期內(nèi)需要定期（間隔期不超過(guò)五年）進(jìn)行狀態(tài)評(píng)定以確定其適用性，平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的狀況、裂紋和疲勞損傷檢測(cè)、海底狀況（沖刷、不穩(wěn)定等跡象）、船舶或其他原因造成的損傷、腐蝕狀況和犧牲陽(yáng)極水上檢查以及外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性等進(jìn)行徹底的檢查。目前主要采用外觀檢查、主要桿件壁厚檢測(cè)、陽(yáng)極塊電位檢測(cè)、水淹桿件（FMD）檢測(cè)、海床沖刷調(diào)查等檢測(cè)手段。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是通過(guò)潛水員攜帶檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)施，具有作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高的特點(diǎn)。為滿足井口平臺(tái)無(wú)人化管理的需要，同時(shí)為降低檢驗(yàn)費(fèi)用，本文開展從傳統(tǒng)的“人工潛水+ROV”轉(zhuǎn)變?yōu)椤癛OV”無(wú)人化作業(yè)模式的研究工作，通過(guò)ROV（潛水器）搭載檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，依托守護(hù)船支持，從而降低作業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)、縮短作業(yè)周期。

1 無(wú)人化作業(yè)模式基本原理

固定導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)水上檢測(cè)無(wú)人化（從潮汐帶至海床）項(xiàng)目面臨著安全、管理和技術(shù)上的諸多挑戰(zhàn)，需從方案確認(rèn)、測(cè)點(diǎn)布置、檢測(cè)質(zhì)量、安全把控等各方面細(xì)化落實(shí)，以確保施工按照節(jié)點(diǎn)控制推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展，保證施工全程無(wú)傷害事故。

1.1 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略

開展導(dǎo)管架的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以減少對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)測(cè)點(diǎn)的檢驗(yàn)周期，降低檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，減少成本。RBI（Risk Based Inspection）技術(shù)可對(duì)結(jié)構(gòu)評(píng)估中固有的或潛在的危險(xiǎn)及其程度進(jìn)行定量分析和評(píng)估，找出高風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)點(diǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)點(diǎn)，從而指導(dǎo)制定有效的檢驗(yàn)計(jì)劃并降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。本研究將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和RBI技術(shù)相結(jié)合，在滿足結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的前提上，優(yōu)化檢驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置，保證導(dǎo)管架安全運(yùn)行，避免“檢驗(yàn)不足”或“檢驗(yàn)過(guò)剩”，減少檢測(cè)成本。

1.2 ROV的應(yīng)用突破

常規(guī)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的超聲波測(cè)厚、電位檢測(cè)、FMD（Flooded Member Detection）都依靠人工水上作業(yè)，ROV僅負(fù)責(zé)-50米至海床的外觀錄像檢查。本研究通過(guò)ROV搭載超聲波測(cè)厚、電位檢測(cè)、FMD檢測(cè)設(shè)備，較好的實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)工具的突破。

1.3 安全質(zhì)量為導(dǎo)向的項(xiàng)目閉環(huán)節(jié)點(diǎn)管理

水上80~100米施工環(huán)境，各種復(fù)雜的海況、海底雜物都會(huì)對(duì)作業(yè)帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。為降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，推行項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)、每日作業(yè)節(jié)點(diǎn)管理，把每一項(xiàng)工作分割細(xì)化，使項(xiàng)目參與各方對(duì)節(jié)點(diǎn)、職責(zé)、目標(biāo)、流程等進(jìn)行明確?！肮?jié)點(diǎn)管理”實(shí)現(xiàn)了管理流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，切實(shí)降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)為控制檢測(cè)質(zhì)量，邀請(qǐng)專業(yè)的第三方監(jiān)理單位作為現(xiàn)場(chǎng)代表，強(qiáng)化安全督查和質(zhì)量把控。

2 研究方案

2018年7月在某平臺(tái)實(shí)施平臺(tái)結(jié)構(gòu)水上檢測(cè)無(wú)人化，在保證檢驗(yàn)效果和安全的前提上，順利完成了水上結(jié)構(gòu)特檢工作，檢測(cè)成果獲得了第三方船級(jí)社的認(rèn)可，研究方案及與傳統(tǒng)模式對(duì)比示意圖如圖1所示。研究方案開展的檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目如上:

圖1 無(wú)人化模式與傳統(tǒng)模式對(duì)比

2.1 導(dǎo)管架外觀結(jié)構(gòu)檢測(cè)

（1）ROV沿導(dǎo)管架由上而上分層、分面依次檢查，然后對(duì)周圍50米范圍進(jìn)行檢查。（2）檢查導(dǎo)管架樁腿及桿件有無(wú)變形、凹陷及損傷。（3）檢查導(dǎo)管架四周的陽(yáng)極有無(wú)缺失，目測(cè)腐蝕情況。（4）檢查海生物生長(zhǎng)情況（提供海生物厚度數(shù)據(jù)）。（5）檢查裙樁狀況。（6）對(duì)全過(guò)程進(jìn)行錄像，并在線記錄觀測(cè)到的異常情況。

2.2 立管及電纜護(hù)管檢查

（1）對(duì)各海管、電纜護(hù)管從水面至海底進(jìn)行視線檢查，并全程錄像。（2）檢查海管、電纜護(hù)管管卡是否有缺失，松動(dòng)情況。（3）檢查海管、電纜護(hù)管水泥壓塊情況。（4）檢查海管、電纜護(hù)管附近垃圾情況。

2.3 結(jié)構(gòu)測(cè)厚

對(duì)導(dǎo)管架不同水深主受力桿件隨機(jī)抽查進(jìn)行測(cè)厚，不少于3%，重點(diǎn)電位異常、防腐層損壞位置，如有壁厚減薄情況，需擴(kuò)大檢測(cè)范圍。

2.4 陽(yáng)極檢測(cè)、電位測(cè)量

檢查陽(yáng)極塊消耗和連接情況，在導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)每一層選擇典型結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極塊和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行電位測(cè)量，每一層1-2個(gè)點(diǎn)。以確定防腐系統(tǒng)的工作狀況；當(dāng)發(fā)現(xiàn)電位異常時(shí)，補(bǔ)充檢測(cè)異常處鄰近的2-3個(gè)陽(yáng)極塊和鋼結(jié)構(gòu)的電位值。

2.5 FMD檢測(cè)

不少于5%，重點(diǎn)主要受力節(jié)點(diǎn)。

2.6 沖刷檢測(cè)

查明導(dǎo)管架周圍50米范圍內(nèi)的沖刷情況，測(cè)量海床沖刷、樁腿傾斜和沉降等情況，包括因沖刷或淤積造成的平臺(tái)位置水深的變化，對(duì)平臺(tái)各樁腿沖刷堆積情況進(jìn)行檢查，并記錄沖刷范圍、深度和堆積高度。

2.7 碎片及雜物檢查

檢查平臺(tái)導(dǎo)管架是否存在對(duì)人員和結(jié)構(gòu)完整性有影響的碎片和雜物。不易清除的大碎片和雜物應(yīng)給予記錄，并檢查是否對(duì)導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)和陰極保護(hù)系統(tǒng)造成破壞。

研究方案所使用的主要設(shè)備如表1所示。

3 研究結(jié)果

研究完成導(dǎo)管架外圍-50米至海床外觀結(jié)構(gòu)檢測(cè)、海生物檢驗(yàn)、立管護(hù)管隔水套管檢查、沖刷檢測(cè)、陽(yáng)極和陰極檢測(cè)、電位測(cè)量、超聲波結(jié)構(gòu)測(cè)厚、桿件充水檢測(cè)。

3.1 檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

3.1.1 導(dǎo)管架外觀檢測(cè)結(jié)果

表1 主要設(shè)備

圖2 LegB1漁網(wǎng)纏繞情況

（1）導(dǎo)管架樁腿及桿件防腐涂層沒(méi)有發(fā)生老化、脫落現(xiàn)象，檢查范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)連接點(diǎn)的裂縫，彎曲，凹坑等機(jī)械性損傷；未發(fā)現(xiàn)有明顯的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況出現(xiàn)；未發(fā)現(xiàn)整體構(gòu)架及構(gòu)件和設(shè)計(jì)有明顯的區(qū)別。（2）檢查導(dǎo)管架四周的陽(yáng)極無(wú)丟失現(xiàn)象，均被海生物包裹。（3）ROW-A，ROW-1裙裝喇叭口處有大量漁網(wǎng)無(wú)法前進(jìn)觀察。（4）ROW-2面A2，B2樁腿邊裙裝喇叭口，樁頭狀態(tài)完好。

3.1.2 海生物檢驗(yàn)結(jié)果

據(jù)調(diào)查結(jié)果，CXB平臺(tái)海生物測(cè)量從-10m開始直到泥面處進(jìn)行檢查，每隔10m至20m進(jìn)行一次海生物側(cè)厚，CXB平臺(tái)導(dǎo)管架上的海生物以軟硬質(zhì)為主，普遍覆蓋率為100%，厚度約為2至5cm。

3.1.3 立管、護(hù)管、隔水套管檢查結(jié)果

ROV對(duì)管卡和法蘭等從不同角度外觀檢查，立管、護(hù)管、隔水套管檢查均未發(fā)現(xiàn)任何異常，護(hù)管水泥壓塊無(wú)丟失、懸空，海管無(wú)懸空段，海管膨脹彎無(wú)異常情況。

3.1.4 沖刷檢測(cè)結(jié)果

導(dǎo)管架海床50m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)海床沖刷引起樁腿傾斜和沉降的異?，F(xiàn)象。

3.1.5 陽(yáng)極和陰極檢測(cè)、電位測(cè)量結(jié)果

本次檢查陽(yáng)極選取54塊、陰極選取10塊，每個(gè)位置測(cè)3次（具體數(shù)據(jù)詳見測(cè)量過(guò)程），所有陽(yáng)極等級(jí)均為B級(jí)（A級(jí):剩余陽(yáng)極95%-100%；B級(jí):剩余陽(yáng)極80%-94%；C級(jí):剩余陽(yáng)極50%-79%；D級(jí):剩余陽(yáng)極50%以上）。陽(yáng)極塊無(wú)丟失，損壞，附著不牢的現(xiàn)象。陽(yáng)極，陰極電位無(wú)異常情況。40%陽(yáng)極塊被海生物包裹。

圖3 立管（-35m）和護(hù)管水泥壓塊處檢查情況

表2 電位測(cè)量點(diǎn)（陽(yáng)極）數(shù)據(jù)表（ROW-1面）

圖4 不同測(cè)點(diǎn)電位值

圖5 不同測(cè)點(diǎn)厚度值

表3 厚度檢測(cè)數(shù)據(jù)表（ROW-1面）

3.1.6 超聲波結(jié)構(gòu)測(cè)厚結(jié)果

測(cè)量了具有代表性的管段厚度，經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)并無(wú)管段厚度異常現(xiàn)象。

3.1.7 桿件充水檢測(cè)結(jié)果

對(duì)具有典型代表處的管段進(jìn)行測(cè)量。FMD檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)異?，F(xiàn)象。

表4 檢測(cè)位置以及檢測(cè)報(bào)告如上（ROW-2面）

3.2 實(shí)施效果總體評(píng)價(jià)

研究方案在保證檢驗(yàn)效果和安全的前提上順利實(shí)施，總體效果良好，主要改進(jìn)和提升指標(biāo)如上:

（1）海上施工由依托平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)橐劳惺刈o(hù)船支持，降低直升機(jī)、海上餐費(fèi)等成本，尤其針對(duì)無(wú)人值守平臺(tái)，大大降低了作業(yè)費(fèi)用。（2）海上施工人員由20人減少到8-10人，施工周期由25天縮減到7天左右。（3）有效降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，由機(jī)器人代替自然人進(jìn)行水上作業(yè)。（4）在無(wú)人值守平臺(tái)作業(yè)期間，不需要協(xié)調(diào)生產(chǎn)人員上平臺(tái)協(xié)助施工，較大程度上節(jié)約了人力成本。

4 總結(jié)

本文針對(duì)傳統(tǒng)的“人工潛水+ROV”作業(yè)模式進(jìn)行改進(jìn)，提出并試驗(yàn)了無(wú)人化作業(yè)模式，在國(guó)內(nèi)首次成功實(shí)施固定導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)水上檢測(cè)無(wú)人化實(shí)踐，研究總結(jié)如上:（1）無(wú)人化作業(yè)模式可在導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)狀況觀察、裂紋和疲勞檢測(cè)、海底狀況觀察、損傷原因分析、腐蝕防護(hù)系統(tǒng)檢查等領(lǐng)域達(dá)到預(yù)期檢測(cè)效果，工程可操作性好。（2）無(wú)人化作業(yè)模式在作業(yè)費(fèi)用、施工人員、施工周期、施工風(fēng)險(xiǎn)等方面，相比于傳統(tǒng)“人工潛水+ROV”模式有較大的提升。（3）通過(guò)試驗(yàn)研究，可為海洋環(huán)境上無(wú)人化作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)積累實(shí)踐基礎(chǔ)，為后續(xù)工程化應(yīng)用降本增效。