FPSO惰氣發生器燃燒室滲漏海水維修方案設計與施工

楊 勇，趙軍凱，張曉冬，楊 寨，林 楊

(1.中海油能源發展采油服務公司，天津 300452;2.中海石油 (中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

渤海長青號FPSU(Floating Production＆Storage Unit)是滬東造船廠建造的一艘52000t浮式生產儲油輪，于1990年開始在BZ34－2/4油田服役。2007年大修后更名為海洋石油102FPSO(Floating Production Storage＆ Offloading)，2009年在BZ28－2南油田投入使用。

海洋石油102FPSO惰氣發生器的主要參數如下:型式，鍋爐煙氣多功能惰氣發生裝置;容量(惰氣)，1250～5000m3/h;惰氣壓力，0.015MPa(0.15 bar)。

1 海洋石油102FPSO惰氣發生器故障概述

1990—2007年，長青號在BZ34－2/4油田服役期間，惰氣發生器燃燒室曾發生過數次海水滲漏現象，采取措施為臨時補焊。2009年3月海洋石油102在BZ28－2南油田投入生產，9月發現燃燒端內端蓋下部出現7處海水漏點，現場采取316L不銹鋼焊條對滲漏部位進行點焊修復，臨時解決海水泄漏問題。臨時補焊如圖1所示。

圖1 臨時補焊

海洋石油102FPSO惰氣發生器是挪威PERMEA公司1987年的產品，1991年 PERMEA被AIR PRODUCTS收購。聯系廠家維修制約因素較多，公司組織技術人員自行開展方案設計與施工。

2 維修方案設計

1)惰氣發生器燃燒室內壁檢測。

對焊縫處采用液體滲透法，內壁采用超聲波法檢測。檢測結果:內壁有點狀腐蝕，點腐蝕面積達65%。其中3處點腐蝕比較嚴重，深度約2.5mm。

現場勘驗中發現，腐蝕最嚴重的部位主要集中在噴油嘴下端區域，共有9處在上次搶修中進行了補焊修復，見圖2，其中第5、第6兩點補焊位置發現輕微滲漏痕跡。

圖2 腐蝕最嚴重部位

2)維修方案選擇。

現場調研共提出3種維修方案:更換爐膽法，金屬熱噴涂法，挖補修復法。

更換爐膽法存在施工周期長、難度大、風險高、費用多等諸多不利因素;金屬熱噴涂法在海上油田沒有應用實例，且施工工藝不適合海上油田作業環境;挖補修復法施工周期能夠保證外輸作業現狀、施工難度不大、施工風險較小。因此最終確定采用挖補法進行修復。

對燃燒室前端蓋腐蝕最嚴重部位 (存在9處泄漏，面積大約為500mm×500mm)進行挖補修復，對其余腐蝕散點進行點焊修復。使用切割好、預制成型的ASTM 904L鋼板和ER385焊條，嚴格按照焊接工藝施工。

海洋石油102FPSO僅有1套惰氣發生器，沒有備用;每日接收原油6000m3，每5天外輸作業1次。受上述制約，現場施工只能選擇在2次外輸作業之間，實際可用時間為72 h。

3 施工作業與項目管理

1)施工準備。

在陸地準備提前預制、放樣靠模，見圖3。預制好對挖補區域進行焊接的鋼板，見圖4。壓型:根據靠模模型用不銹鋼板壓制成實際用板形狀，面積比實際切割的部位稍大，以便于現場微調。

圖3 放樣靠模

圖4 壓型

2)施工步驟。

(1)對惰氣發生器燃燒室內壁清潔，去除積碳、海水結垢等。

(2)檢測燃燒室漏點情況，對漏點集中的部位進行挖補，挖補效果見圖5。

圖5 挖補效果

(3)對分散的漏點進行清根、補焊。

(4)焊接完畢由檢驗單位對焊道進行2次超聲波檢測及滲透檢驗。無損檢測及外觀檢驗，符合ASME標準規范要求，檢驗合格。

(5)水壓試驗檢測，開啟惰氣發生器洗滌泵，對惰氣發生器燃燒室外冷卻水腔注水，保持0.25MPa的壓力30min，檢查燃燒室壁，無任何滲透點試壓合格。

(6)對焊道進行酸洗鈍化，增加焊道防腐性能。

(7)試運行，啟動惰氣發生器運行2 h后停止。進入爐膛檢查，焊道完好，無裂紋，無滲漏。

3)維修前后效果對比。

維修前惰氣發生器啟動困難，操作人員要經常進入燃燒室清理積水，存在較大的安全隱患;維修后惰氣發生器穩定運行，減輕了操作人員工作強度，徹底消除了安全隱患。

4)施工管理。

本次施工存在較大的安全和經濟風險。施工時間要求短，僅限于2次外輸間隔;施工質量要求嚴，惰氣爐內膽鋼材國內只有近似型號，焊接材料及工藝需要在陸地盡快掌握并應用，施工作業一次成功不允許失敗。這個項目要始終貫徹管理科學化、工作程序化理念，做到全過程監督從根本上降低海上作業風險。

4 結論

1)點腐蝕嚴重部位聚集在惰氣爐燃燒端蓋噴嘴下部，對切割下的部位觀察發現點蝕發生在內壁，而非外壁。分析認為:噴嘴向爐膛內部噴出的火焰，噴出瞬間或者燃燒不充分時，積碳長期積聚于此;同時外壁海水冷卻與內壁高溫火焰使爐膛材質內外溫差較大，20年長期服役材質老化;惰氣爐又是周期性啟動，啟停前后均需掃氣，帶來的氧氣促使積碳區域產生點腐蝕，最終導致由內到外的腐蝕穿孔，外壁冷卻海水滲漏進爐膛，進一步加劇腐蝕進程。

2)產生點腐蝕最終導致海水滲漏，需要及時正確修補方案和施工，而非選用普通焊材及焊接工藝臨時堵漏，這樣反而造成腐蝕加劇。惰氣發生器燃燒室材質為904L不銹鋼，耐腐蝕耐溫差耐應力，焊接需要特殊焊材及工藝。

3)鑒于惰氣爐爐膛內壁點腐蝕面積較大，海洋石油102FPSO又只有這一臺惰氣發生器，從長期安全生產考慮，建議更換爐膽，并新安裝備用惰氣發生器，保證油田連續生產，保障FPSO外輸作業。

4)本次施工經過優化設計和精心組織，在有限的時間內一次挖補成功，保證了油田安全生產和FPSO外輸作業，間接地創造了經濟效益。

［1］趙軍凱，黃新，張曉冬，等.海上油田熱介質系統故障分析與處理 ［J］.石油化工設備，2009，38(S):86－88.

［2］劉瑜珩，趙軍凱，王云慶，等.中美合作渤海曹妃甸油田承包商安全管理特點［J］.中國安全生產科學技術，2007，3(5):100－103.