淺海簡易鋪管船管道鋪設(shè)工藝研究

1、<p>　　淺海簡易鋪管船管道鋪設(shè)工藝研究</p><p>　　摘要：海底管道作為最重要的海洋石油天然氣的運輸方式，發(fā)展速度逐步加快，對于海底管道的鋪設(shè)方法，也提出了更高的要求。本文介紹了一種省時、經(jīng)濟的簡易鋪管船鋪設(shè)鋼管的方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：海底鋼管；鋪設(shè)方法；鋪設(shè)原理；鋪設(shè)步驟； </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼

2、：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著海洋石油、天然氣勘探、開發(fā)，油氣集輸問題成為海上油氣田開發(fā)研究的重要課題之一，然而無論選用何種集輸形式，海底管道均是其重要的組成部分，海底管道鋪設(shè)施工技術(shù)就成為急需解決的關(guān)鍵問題。海底鋼管鋪設(shè)屬于間斷式鋪設(shè)方法，風險高，難度大，對于在近海鋪設(shè)鋼管，若采取專業(yè)的鋪管船鋪設(shè)費用比較昂貴

3、，故本文對簡易鋪管船鋼管鋪設(shè)方案工藝進行研究。 </p><p>　　海底鋼管的鋪設(shè)方法及鋪設(shè)原理 </p><p>　　目前國際上常用的海底鋼管鋪設(shè)方法有:拖曳式鋪管法（見圖1）、卷管式鋪管法（見圖2）、J型鋪管法（見圖3）和S型鋪管法（見圖4）。 </p><p>　　圖1 拖曳式鋪管法 圖2 卷管式鋪管法 </p><p>　　圖4 J

4、型鋪管法 圖3 S型鋪管法 </p><p>　　這四種鋪管法的鋪設(shè)原理均為一樣，即在管線下放時候，為了保持管線在下放過程中管線上每個質(zhì)點不受外力，就需要保持管線的下放速度和船舶的前進速度一樣，進而保證管線下放過程中的任意一點相對應(yīng)海底，其位置坐標不發(fā)生改變。 </p><p>　　簡易鋪管船作業(yè)線布置圖 </p><p>　　下圖5為天津市海王星海上工程技術(shù)有限公

5、司的海恩302鋪管船作鋼管業(yè)線的布置，這種右舷作業(yè)線的布置取消了作業(yè)車間、管道橫移小車的設(shè)計，靈活增加了履帶吊機來解決管線的存儲和管線的轉(zhuǎn)運問題。有效的利用了船舶甲板的面積。在無鋼管鋪設(shè)工作時，大部分甲板面積可以用來做其他使用。 </p><p>　　圖5海恩302鋪管船總體示意圖 </p><p>　　1--A&R絞車；2--緩沖區(qū)；3--1#焊接站；4--縱向移動滾輪；5--2

6、#焊接站； </p><p>　　6--3#焊接站；7—4#焊接站；8--5#焊接站；9--張緊器；10--6#焊接站；11—托管架； </p><p>　　12--存儲區(qū)；13--中控室；14--履帶吊； </p><p>　　簡易鋪管船鋪管工藝 </p><p>　　以“簡易海恩302鋪管船鋪設(shè)雙層鋼管為例，對海底鋼管鋪設(shè)方法進行敘述。鋼

7、管鋪設(shè)主要分為如下幾個步驟： </p><p><b>　　鋪設(shè)前準備： </b></p><p>　　海底：在鋪設(shè)海底目標地安裝固定錨。 </p><p>　　緩沖區(qū)：鋼管鋪設(shè)前，需要對雙層管線的端部進行坡口修平。通過履帶吊將管線從存儲區(qū)吊到緩沖區(qū)，利用自動坡口機或者半自動坡口機或者角磨機來進行管線端部的修平工作。 </p>&

8、lt;p><b>　　起始端鋪設(shè)； </b></p><p>　　起始端鋪設(shè)是指管線起始段下放的過程，從第一根管線開始敘述。 </p><p>　?、?1#焊接站：利用履帶吊吊裝第一根管線進入主作業(yè)線，縱向滾輪支架上支撐滾輪運轉(zhuǎn)，帶動第一根管線進入1#工作站。隨后履帶吊吊裝第二根管線進入主作業(yè)線，開始對第一根和第二根管線進行焊接。 </p><

9、;p>　?、?管線對中：管線修平后，繼續(xù)利用履帶吊吊裝第一根管線進入主作業(yè)線，縱向滾輪支架上的支撐滾輪運轉(zhuǎn)，帶動第一根管線進入1#工作站。隨后履帶吊吊裝第二根管線進入主作業(yè)線，由于管線在生產(chǎn)過程中存在著誤差，所以每根管線的橢圓度基本不一樣，所以對中器將第二根管線和第一根管線在焊口位置要保證同心對中，進而保證雙層管線內(nèi)管的焊接的質(zhì)量。目前自爬式氣動對中器是比較先進的管線對中設(shè)備，此外還有三維對中器，簡易手動對中器。 </p&g

10、t;<p>　　⑶ 管線打底：雙層管內(nèi)管對中完成后，焊接一般分為打底，填充，蓋帽焊接，根據(jù)管線壁厚不同，適當增加填充次數(shù)，打底焊是焊接的關(guān)鍵步驟，為了保證焊接和效率，一般管線的打底焊接均采用STT-II半自動焊接機。 </p><p>　　⑷ 2#焊接站：第一根和第二根管線打底焊接完成后，縱向移動滾輪開始運轉(zhuǎn)，使其焊縫進入2#工作站，由于內(nèi)管的壁厚一般都比外管的壁厚厚，所以在2#焊接站，完成兩根內(nèi)管

11、兩次或者三次填充焊接。對于填充焊接，一般采取半自動焊接機來進行人工焊接，國內(nèi)先進的鋪管船對此工藝設(shè)備，都采取全自動焊接機。同時，第三根管線和第二根管線正在1#焊接站進行打底。 </p><p>　?、?3#焊接站：這個工作站是NDT(Nondestructive Testing）無損檢測站，此外還承擔著焊接任務(wù)。等待內(nèi)管填充焊接完成后，縱向移動滾輪又開始運轉(zhuǎn)，使得管線進入3#焊接站，在這個工作站里完成內(nèi)管的蓋帽焊

12、接。進而內(nèi)管的焊接完成，為了驗收焊接質(zhì)量是否滿足要求，均需要對焊縫進行無損檢測。目前國內(nèi)外先進的無損檢測方法均為超聲波的檢測方式，主要利用水做耦合劑，能夠在幾分鐘內(nèi)完成焊縫的檢測，并能通過計算機直接讀出檢測結(jié)果。但這種檢測設(shè)備價格昂貴，對于簡易鋪管船上的焊縫檢測，一般采取X射線或者自爬式的伽馬射線機來進行檢測。這種射線機拍片時間短，能夠360°對焊縫進行拍片，拍片時間短，但洗片時間較長?？紤]到這種射線對人體有害，一般采取此種檢

13、測方式都需要有防護，簡易鋪管船的此工作站一般由鉛房構(gòu)成。 </p><p>　　⑹ 4#焊接站：等待內(nèi)管拍片合格后，縱向移動滾輪繼續(xù)運轉(zhuǎn)，使得第一道焊縫進入4#焊接站。在內(nèi)管焊縫上纏繞熱縮帶，起到防腐作用。然后在內(nèi)管和外管的間隙出填充玻璃纖維棉，或者其他保溫材料，然后進行利用拔管器將第二根的外管牽引到第一根的外管焊口處。再次利用STT-II焊接機，對于外管進行打底焊接。 </p><p>

14、　?、?5#焊接站：外管打底完成后，縱向移動滾輪繼續(xù)運轉(zhuǎn)，使得外管的第一道焊縫進入5#焊接站。在此站內(nèi)，對于外管進行填充和蓋帽焊接。然后利用簡易的超聲波設(shè)備，對外管進行焊縫檢測。焊接檢測通過后，對外管進行熱縮帶處理，達到防腐要求。 </p><p>　　⑻ 進入張緊器：在焊接完成焊接后，縱向移動滾輪繼續(xù)運轉(zhuǎn)，張緊器上下履帶打開，使得管線進入張緊器。張緊器是鋪管船上核心設(shè)備，它能感受到管線在下放過程中所承受的拉力，

15、并能夠自動采取行動。由于海上風浪的作用，船舶上下?lián)u晃不定，當管線超過最大允許的拉力時候，張緊器進行放管，進而管線拉力減小到允許拉力范圍內(nèi)；剛管線小于最小允許拉力時候，張緊器開始收管，使得管線拉力增大到允許拉力范圍內(nèi)。 </p><p>　?、?6#工作站：通過啟動張緊器，使得管線繼續(xù)前行到6#工作站內(nèi)，此工作站修復站，主要負責修復管線前進時候由設(shè)備造成的熱縮帶損壞。由于此時是第一根管線剛出張緊器，在此站要進行管線

16、的錨固件、法蘭的焊接工作，以及安裝牽拉頭。 </p><p>　?、?起始端下放：安裝完牽拉頭后，將鋪設(shè)用的牽引鋼絲繩的一端安裝在海底固定錨上，另一端安裝在牽拉頭上。開始移動船舶，將張緊器的操作控制，調(diào)整到手動控制模式，準備下放管線。管線在下放過程中，要時刻觀察張緊器顯示的拉力，利用手動閥來修正拉力的變化。 </p><p><b>　　正常鋪設(shè)； </b></

17、p><p>　　在起始段鋪設(shè)完成后，鋪管作業(yè)進入正常鋪設(shè)狀態(tài)，正常鋪設(shè)時候，張緊器的控制開關(guān)需要調(diào)整到自動控制模式。 </p><p><b>　　末端鋪設(shè)； </b></p><p>　　等待管線鋪設(shè)到目的地時候，需要對最后一根管線的尾部焊接拖拉頭，并將A&R絞車上鋼絲繩連接到拖拉頭上。A&R絞車和張緊器的原理一樣，能夠感知到管線

18、的拉力，并能夠?qū)M行自動處理。在最后一根管線到達張緊器時候，將張緊器再次調(diào)整到手動控制模式，手動降低張緊器對管線的夾緊力，將張緊器對管線的拉力逐步轉(zhuǎn)移到A&R絞車上，通過A&R絞車來下放最后一根管線。 </p><p><b>　　海底鋼管鋪設(shè)監(jiān)控 </b></p><p>　　管線在鋪設(shè)過程中，不光對張緊器的拉力進行檢測，還應(yīng)該有中控室，管線在下

19、放過程中，應(yīng)該通過中控室的電腦屏幕來觀察每個工作站的完成情況，并給予聲音或者燈光來警示，提醒每個工作人員，即將下放管線，進而確保人員的安全。此外還應(yīng)觀察托管架上安裝的攝像頭給出的管線下放姿態(tài)的影像，以及托管架和船體連接的銷軸所收到應(yīng)力，以及托管架和海平面的夾角。所有觀測得到的信息都要反饋到張緊器的操作上，依靠張緊器來修訂。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p>

20、<p>　　簡易鋪管船鋪管工藝的研究，能夠解決近海鋪設(shè)管線的工作，從效率和經(jīng)濟方面，都比較可行，能夠給企業(yè)帶來效益。本文通過敘述鋪管工藝，講解鋪設(shè)過程中所需的設(shè)備，可以給中小型企業(yè)對海底鋼管鋪設(shè)業(yè)務(wù)的認識，對簡易鋪管船作業(yè)線的布置具有一定的指導意義。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 張宏等.深水海底管道鋪管設(shè)備

21、技術(shù)現(xiàn)狀與國產(chǎn)化設(shè)想[J].2008,36(9):201-204. </p><p>　　[2] 佟玉軍.對海底管線的鋪設(shè)方法的探討[J]. </p><p>　　[3] 周燦豐.深水海底管道鋪設(shè)焊接系統(tǒng)設(shè)計[J].2010. </p><p>　　[4] 曹軍.海底管線鋪設(shè)焊接工藝與設(shè)備研究[J].2010,39(3):128-132. </p>&