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：第1 類是局部小破損,如小孔或小裂紋泄漏,這類泄漏通常由局部腐蝕或焊接缺陷造成;第2 類是錨船鉤掛等導致的局部破損,這類破損最常見;第3 類是在相當長的管段上出現大范圍破損,造成管道軸向強度大大降低,需要用長管段替換。

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,焊好維修短節部分,并進行NDT 檢驗和涂層后放回海底。該法僅限于淺水區域和小管徑管道,而且要考慮到管道提升過程中所受到的應力和可能產生的危險性。

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別相當的2 個半圓形鋼套套在管道損傷處,將2 個半鋼套對焊后,在套筒與原管道的環形間隙內注入環氧樹脂或環氧砂漿等密封材料[3 ] 。墨西哥Mexsub 公司自1992 年起就開始開發鋼套維修立管技術與設備,1994202 在不停輸的情況下,為墨西哥國有石油公司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 公司為此項目設計制造了一系列設備,包括用于鋼保護套焊接的組裝式工作艙、工作艙投放駁船、潛水輔助駁船、生活設施船等。

b) ?機械連接器維修法?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替換,替換管道用機械連接器與原有管道連接在一起。機械連接器是該法中的關鍵設備,分為夾套式和壓接式2 種。此種維修方法的優點是在任何深度都不需要用到第三方檢驗合格的焊接程序和焊工,節約費用。不足之處是機械連接器雖可以提供機械強度,但耐用年限一般不超過15 a ,且不能保證原有管道的整體性。在我國東海海域平湖油氣田海底管線的維修作業中,采用了Hydratight 公司的MORGRIP 系列產品中的核心設備無縫機械連接器,該設備由DNV、Lloyd’s 發證。

 c) ?水下機械式三通維修法?水下機械式三通是T2D2Williamson 公司研制開發的用于水下油氣管道不停輸開孔封堵的技術,與陸上油氣輸送管道的不停輸開孔封堵技術基本相同。主要設備包括機械式三通、三明治閥門、開孔機、臨時卡子和盲端法蘭等。此種維修方法可適用于懸浮物較多、渾濁度較大的海域,也可滿足業主不停輸搶修的要求,能達到較高的修管質量,但此種維修方法容易受海洋環境的影響[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,與中間短節兩端的旋轉法蘭或球法蘭進行聯接。主要用于原有管道法蘭聯接處破損的情況,也有破損平管段選用法蘭聯接維修的案例。維修程序、所用設備與機械聯接器維修相類似,優點是節省時間。外卡維修法是在泄漏部位的管道外安裝緊固件(外卡) ,達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?水下焊接是在水環境中進行的焊接作業,水下焊接修補有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,又出現了水下摩擦疊焊、等離子焊等新方法。

水下濕法焊接修補時,工件直接置于水環境中,水與電弧之間沒有任何隔離設施,電弧僅僅依靠焊條在焊接過程中產生的氣體以及水汽化形成的氣泡來保護,因此,50 多a 來濕法焊接一直被認為是一種焊接質量差、不敢輕易使用的焊接方法。近年來,國際上十分重視尋求低成本的焊接方法,使得設備簡單、操作方便、成本低廉的水下濕法焊接技術重現了生機,其中柔性連接基座法、水下焊接專用焊條等技術的出現進一步推動了水下濕法焊接技術的廣泛應用

水下局部干法焊接是將待焊部位一小塊區域的水人為排除,從而形成一個局部氣相區(氣室) ,焊接工作是在這個氣相區內進行,全部焊接設備也在水中。局部干法焊接種類較多,日本較多采用水簾式及鋼刷式,在英國、美國則是干點式及氣罩式,法國新近發展了一種旋罩式。在近海工程結構的修焊中,主要采用局部排水熔化氣體保護焊。

水下干式焊接是將全部焊接區域的水通過一個或多個艙室人為排除,按照水下干式焊接時所處的環境壓力,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,焊接過程和焊接質量與陸上相同,水深較淺時可采用“圍堰法”等措施來實現,但水深增加勢必使得設備密封難度大大增加。法國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<2. 4 m ×3. 66 m 的圓筒(兩端為橢圓形) ,設備造價比高壓干式水下焊接的設備造價還要昂貴,焊接輔助人員多[7 ] 。高壓干式焊接因密封問題相對簡單而早已成為國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用案例,焊接質量和可靠性也能夠得到保證[8 ] 。