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        海底管道清管測徑板變形風(fēng)險評估及實施對策

        2022-02-04 10:12:46李友行鄭松賢蘭學(xué)杰
        化工裝備技術(shù) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:管器海管雜物

        李友行* 鄭松賢 李 斌 柳 斌 蘭學(xué)杰

        (海洋石油工程股份有限公司)

        0 引言

        清管測徑是新鋪海底管道在投產(chǎn)準(zhǔn)備工作中的一個重要環(huán)節(jié),也是在役海管完整性管理工作中的重要步驟,不僅可以清除海管內(nèi)的各種雜物,還可以通過觀察測徑板的狀態(tài)來判斷海管是否存在彎曲或者損壞等情況[1]。

        在清管測徑作業(yè)時,通常會出現(xiàn)測徑板變形等情況,因所受影響因素較多,導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷海管的實際狀態(tài)。因此,在清管測徑前需要對相關(guān)影響因素進(jìn)行分析和風(fēng)險評估,并制定應(yīng)對措施,提高清管測徑的合格率。

        1 測徑板變形風(fēng)險評估

        海管測徑作業(yè)通常是發(fā)射加裝鋁制測徑板的測徑清管器,檢測管道內(nèi)壁是否發(fā)生變形。測經(jīng)清管器的主要組成結(jié)構(gòu)包括支撐架、密封皮碗、支撐板、測徑板。其中,測徑板為一定尺寸規(guī)格的圓形鋁板,將外邊緣12等分。測徑清管器在管道中運行,經(jīng)過管道變形位置時,由于海管內(nèi)徑變小,鋁制測徑板與管道內(nèi)壁發(fā)生碰撞,導(dǎo)致測徑板變形。清管器到達(dá)收球筒后取出,通過分析測徑板的變形與損傷情況判斷管道是否存在失圓、皺痕、凹坑或其他變形情況[2]。

        清管測徑作業(yè)涉及水上生產(chǎn)系統(tǒng)和水下海底管道,流程復(fù)雜,測徑板發(fā)生變形的風(fēng)險較高,為了提高清管測徑一次合格率,需要系統(tǒng)地開展風(fēng)險管理及過程控制。

        1.1 風(fēng)險辨識

        結(jié)合海底管道清管測徑施工工藝,從“人員、設(shè)備、材料、方法、環(huán)境”5個方面對施工過程進(jìn)行分析,對可能導(dǎo)致測徑板變形的風(fēng)險因素進(jìn)行辨識,見表1。

        表1 測徑板變形風(fēng)險辨識清單

        1.2 風(fēng)險分析

        對測徑板變形風(fēng)險辨識清單上的各種風(fēng)險進(jìn)行分析。

        (1) 海管焊接質(zhì)量存在缺陷

        在焊接過程中,如果電壓過低或焊接溫度過高,液體金屬凝固較慢,則會在自重作用下形成焊瘤。直板測徑清管器在海管中運行時,測徑板碰到焊瘤,導(dǎo)致某個方向的測徑鋁板出現(xiàn)變形,如圖1所示。

        圖1 由于焊瘤影響測徑板變形圖

        (2) 海管內(nèi)存在雜物

        海管鋪設(shè)作業(yè)通常包括平管鋪設(shè)、立管安裝和膨脹彎安裝3個階段。在海管鋪設(shè)過程中,由于施工人員作業(yè)不規(guī)范或風(fēng)險意識不強(qiáng),施工過程中會在海管內(nèi)掉落雜物。在立管和水下膨脹彎安裝過程中,施工人員在水面以下作業(yè),由于作業(yè)條件限制,可能出現(xiàn)在海管內(nèi)遺落螺栓或螺母等情況。測徑清管器在海管中運行時,測徑板撞擊到雜物,導(dǎo)致測徑板局部變形,嚴(yán)重情況下甚至造成卡堵,如圖2所示。

        圖2 海管雜物影響測徑板變形圖

        (3) 測徑板尺寸不正確

        通常海管清管測徑規(guī)格書和相關(guān)規(guī)范要求測徑板尺寸為海管最小內(nèi)徑的97%。但是針對小管徑的海管,還需要考慮制造公差、橢圓度等因素,否則會造成測徑板直徑偏大,海管清管測徑時測徑板與海管內(nèi)壁摩擦增大,導(dǎo)致測徑板整體變形[3]。

        同時,如果清管器設(shè)備自身質(zhì)量過重,皮碗極易局部嚴(yán)重磨損,設(shè)備重心下移,導(dǎo)致測徑板中心也下移,下部容易受到刮蹭或撞擊損壞。

        (4) 清管器運行速度過快、壓力過大

        清管器運動速度越大,在經(jīng)過彎頭時產(chǎn)生的離心力越大,當(dāng)離心力超過清管器前支撐板的屈服極限時,前支撐板發(fā)生變形,測徑板就會與彎頭側(cè)內(nèi)壁相撞。因此,當(dāng)測徑清管器以過快速度通過彎頭時,容易出現(xiàn)因撞擊造成的測徑板變形,尤其在經(jīng)過大角度彎管時,測徑板容易受到損傷,從而導(dǎo)致測徑檢驗不合格[4]。

        (5) 清管測徑流程影響

        利用海上生產(chǎn)平臺固定式收發(fā)球筒進(jìn)行清管測徑時,球筒上安裝過球指示器,如果過球指示器伸入球筒內(nèi)部太長,會對測徑板造成損傷。收發(fā)球筒前的球閥如果沒有完全打開,清管球撞擊閥芯也會對測徑板造成損傷[5]。

        1.3 風(fēng)險評價

        采取專家咨詢的方式,組織技術(shù)專家、項目管理專家,對清管器測徑板變形風(fēng)險進(jìn)行評價,得到風(fēng)險綜合評價結(jié)果,如表2所示。

        表2 風(fēng)險綜合評價結(jié)果

        2 測徑板變形風(fēng)險控制及實施對策

        通過對測徑板變形的影響因素進(jìn)行分析,從“人、設(shè)備、材料、方法、環(huán)境”5個方面進(jìn)行風(fēng)險控制,制定實施對策。

        2.1 人員管理

        控制施工人員作業(yè)行為是提高海管清管測徑合格率的重要措施。施工人員應(yīng)熟練掌握設(shè)備操作規(guī)程,避免操作失誤對清管測徑工作造成不良影響。

        海管施工前應(yīng)制定嚴(yán)格的工作制度,施工人員應(yīng)加強(qiáng)施工規(guī)范的學(xué)習(xí),做好施工期間的管內(nèi)雜物清理工作,施工前后清點攜帶的工具,避免將施工工具遺忘在管道中。在安裝膨脹彎或立管時,應(yīng)注重施工細(xì)節(jié),防止在海管內(nèi)掉落雜物。

        2.2 設(shè)備管理

        海管清管測徑前,合理選擇施工設(shè)備。

        針對不同尺寸海管,控制清管設(shè)備的流量和壓力,使用海水作為介質(zhì)推動測徑清管器運行時,控制清管器運行速度為0.5~1 m/s,避免因速度過快造成測徑板損傷。

        采用壓縮空氣作為推動介質(zhì)時,控制空壓機(jī)輸氣量和壓力,并對清管器運行速度進(jìn)行計算,調(diào)節(jié)收球筒放空閥開啟程度,確保清管測徑器的運行速度在預(yù)定的范圍內(nèi)。

        2.3 材料管理

        施工人員要加強(qiáng)材料檢查工作,確保清管器質(zhì)量。采購測徑清管器時應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)要求書的審核,驗收時認(rèn)真對照清管測徑作業(yè)指導(dǎo)書、材料設(shè)備技術(shù)規(guī)格書,確保選用的清管器滿足最小曲率半徑要求。

        在選擇測徑清管器時盡量選擇雙向直板清管器,清管器整體采用輕便型骨架,既能有效減輕設(shè)備自身質(zhì)量,減小清管器運行時皮碗與海管內(nèi)壁之間的摩擦阻力,同時也具有較好的支撐性,確保測徑板始終與管道同心。測徑板安裝在雙向直板清管器尾端第一塊密封盤的前面,測徑板與密封盤之間安裝墊圈以增加測徑板回彎的空間。

        2.4 工藝管理

        在分段高差比較大、彎頭比較多的情況下,為避免清管器過彎頭時瞬時高速運行,減少清管器與海管內(nèi)壁的劇烈摩擦碰撞,一般通過控制末端閥門建立適當(dāng)?shù)谋硥?,降低清管器的瞬時沖擊速度,減少對測徑板產(chǎn)生不必要的損傷。

        在清管器運行過程中,要注意觀察管道壓力與瞬時流量的曲線關(guān)系。在瞬時流量穩(wěn)定不變的情況下,壓力陡然增加到高點,達(dá)到測徑板塑性變形所需的壓力,說明清管器在管道運行過程中測徑板發(fā)生變形。如果流量和壓力相對穩(wěn)定,流量變大,壓力隨之變大,說明測徑板狀態(tài)良好。

        采用平臺上固定式收發(fā)球筒進(jìn)行清管測徑時,需調(diào)整好過球指示器伸入收球筒內(nèi)的長度,在確保過球指示器能夠正常工作的前提下,減少對測徑板的損傷。清管測徑前對球閥的開度進(jìn)行仔細(xì)檢查,確保球閥處于全通徑的狀態(tài)。

        2.5 環(huán)境管理

        海管清管測徑工作受環(huán)境影響因素較大,為防止施工環(huán)境給清管測徑工作造成不利影響,現(xiàn)場施工人員應(yīng)做好管道的保護(hù)工作,避免其他雜物進(jìn)入海管。在立管安裝過程中,應(yīng)使用臨時盲板封堵管口,防止現(xiàn)場施工時向海管內(nèi)掉落雜物,影響測徑效果。

        在發(fā)射測徑清管器之前,被檢測海管應(yīng)首先發(fā)射常規(guī)清管器對管道進(jìn)行清理,把遺留在管道內(nèi)的淤泥、鐵銹、焊渣等雜質(zhì)清除完全,保證管道內(nèi)清潔。

        在帶測徑板的清管器裝入發(fā)球筒和取出收球筒的過程中,注意觀察周圍環(huán)境,避免損傷測徑板。

        3 結(jié)語

        本文采用風(fēng)險評價法對海管清管測徑板變形的影響因素進(jìn)行分析,結(jié)合項目工作經(jīng)驗,從人員、設(shè)備、材料、工藝、環(huán)境方面提出實施對策。通過風(fēng)險評價分析,能夠發(fā)現(xiàn)清管測徑過程中存在的問題,得到較為客觀可行的應(yīng)對措施,對提高海管清管測徑合格率具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

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