FPSO惰氣發(fā)生器燃燒室滲漏海水維修方案設(shè)計(jì)與施工

楊 勇，趙軍凱，張曉冬，楊 寨，林 楊

(1.中海油能源發(fā)展采油服務(wù)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(chǎn)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(fā)生器的主要參數(shù)如下:型式，鍋爐煙氣多功能惰氣發(fā)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(fā)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(fā)生器燃燒室曾發(fā)生過數(shù)次海水滲漏現(xiàn)象，采取措施為臨時(shí)補(bǔ)焊。2009年3月海洋石油102在BZ28－2南油田投入生產(chǎn)，9月發(fā)現(xiàn)燃燒端內(nèi)端蓋下部出現(xiàn)7處海水漏點(diǎn)，現(xiàn)場采取316L不銹鋼焊條對滲漏部位進(jìn)行點(diǎn)焊修復(fù)，臨時(shí)解決海水泄漏問題。臨時(shí)補(bǔ)焊如圖1所示。

圖1 臨時(shí)補(bǔ)焊

海洋石油102FPSO惰氣發(fā)生器是挪威PERMEA公司1987年的產(chǎn)品，1991年 PERMEA被AIR PRODUCTS收購。聯(lián)系廠家維修制約因素較多，公司組織技術(shù)人員自行開展方案設(shè)計(jì)與施工。

2 維修方案設(shè)計(jì)

1)惰氣發(fā)生器燃燒室內(nèi)壁檢測。

對焊縫處采用液體滲透法，內(nèi)壁采用超聲波法檢測。檢測結(jié)果:內(nèi)壁有點(diǎn)狀腐蝕，點(diǎn)腐蝕面積達(dá)65%。其中3處點(diǎn)腐蝕比較嚴(yán)重，深度約2.5mm。

現(xiàn)場勘驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，腐蝕最嚴(yán)重的部位主要集中在噴油嘴下端區(qū)域，共有9處在上次搶修中進(jìn)行了補(bǔ)焊修復(fù)，見圖2，其中第5、第6兩點(diǎn)補(bǔ)焊位置發(fā)現(xiàn)輕微滲漏痕跡。

圖2 腐蝕最嚴(yán)重部位

2)維修方案選擇。

現(xiàn)場調(diào)研共提出3種維修方案:更換爐膽法，金屬熱噴涂法，挖補(bǔ)修復(fù)法。

更換爐膽法存在施工周期長、難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、費(fèi)用多等諸多不利因素;金屬熱噴涂法在海上油田沒有應(yīng)用實(shí)例，且施工工藝不適合海上油田作業(yè)環(huán)境;挖補(bǔ)修復(fù)法施工周期能夠保證外輸作業(yè)現(xiàn)狀、施工難度不大、施工風(fēng)險(xiǎn)較小。因此最終確定采用挖補(bǔ)法進(jìn)行修復(fù)。

對燃燒室前端蓋腐蝕最嚴(yán)重部位 (存在9處泄漏，面積大約為500mm×500mm)進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)，對其余腐蝕散點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)焊修復(fù)。使用切割好、預(yù)制成型的ASTM 904L鋼板和ER385焊條，嚴(yán)格按照焊接工藝施工。

海洋石油102FPSO僅有1套惰氣發(fā)生器，沒有備用;每日接收原油6000m3，每5天外輸作業(yè)1次。受上述制約，現(xiàn)場施工只能選擇在2次外輸作業(yè)之間，實(shí)際可用時(shí)間為72 h。

3 施工作業(yè)與項(xiàng)目管理

1)施工準(zhǔn)備。

在陸地準(zhǔn)備提前預(yù)制、放樣靠模，見圖3。預(yù)制好對挖補(bǔ)區(qū)域進(jìn)行焊接的鋼板，見圖4。壓型:根據(jù)靠模模型用不銹鋼板壓制成實(shí)際用板形狀，面積比實(shí)際切割的部位稍大，以便于現(xiàn)場微調(diào)。

圖3 放樣靠模

圖4 壓型

2)施工步驟。

(1)對惰氣發(fā)生器燃燒室內(nèi)壁清潔，去除積碳、海水結(jié)垢等。

(2)檢測燃燒室漏點(diǎn)情況，對漏點(diǎn)集中的部位進(jìn)行挖補(bǔ)，挖補(bǔ)效果見圖5。

圖5 挖補(bǔ)效果

(3)對分散的漏點(diǎn)進(jìn)行清根、補(bǔ)焊。

(4)焊接完畢由檢驗(yàn)單位對焊道進(jìn)行2次超聲波檢測及滲透檢驗(yàn)。無損檢測及外觀檢驗(yàn)，符合ASME標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，檢驗(yàn)合格。

(5)水壓試驗(yàn)檢測，開啟惰氣發(fā)生器洗滌泵，對惰氣發(fā)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(diǎn)試壓合格。

(6)對焊道進(jìn)行酸洗鈍化，增加焊道防腐性能。

(7)試運(yùn)行，啟動惰氣發(fā)生器運(yùn)行2 h后停止。進(jìn)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(fā)生器啟動困難，操作人員要經(jīng)常進(jìn)入燃燒室清理積水，存在較大的安全隱患;維修后惰氣發(fā)生器穩(wěn)定運(yùn)行，減輕了操作人員工作強(qiáng)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(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。施工時(shí)間要求短，僅限于2次外輸間隔;施工質(zhì)量要求嚴(yán)，惰氣爐內(nèi)膽鋼材國內(nèi)只有近似型號，焊接材料及工藝需要在陸地盡快掌握并應(yīng)用，施工作業(yè)一次成功不允許失敗。這個(gè)項(xiàng)目要始終貫徹管理科學(xué)化、工作程序化理念，做到全過程監(jiān)督從根本上降低海上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

1)點(diǎn)腐蝕嚴(yán)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(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕發(fā)生在內(nèi)壁，而非外壁。分析認(rèn)為:噴嘴向爐膛內(nèi)部噴出的火焰，噴出瞬間或者燃燒不充分時(shí)，積碳長期積聚于此;同時(shí)外壁海水冷卻與內(nèi)壁高溫火焰使?fàn)t膛材質(zhì)內(nèi)外溫差較大，20年長期服役材質(zhì)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(qū)域產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕，最終導(dǎo)致由內(nèi)到外的腐蝕穿孔，外壁冷卻海水滲漏進(jìn)爐膛，進(jìn)一步加劇腐蝕進(jìn)程。

2)產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕最終導(dǎo)致海水滲漏，需要及時(shí)正確修補(bǔ)方案和施工，而非選用普通焊材及焊接工藝臨時(shí)堵漏，這樣反而造成腐蝕加劇。惰氣發(fā)生器燃燒室材質(zhì)為904L不銹鋼，耐腐蝕耐溫差耐應(yīng)力，焊接需要特殊焊材及工藝。

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

4)本次施工經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)和精心組織，在有限的時(shí)間內(nèi)一次挖補(bǔ)成功，保證了油田安全生產(chǎn)和FPSO外輸作業(yè)，間接地創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

［1］趙軍凱，黃新，張曉冬，等.海上油田熱介質(zhì)系統(tǒng)故障分析與處理 ［J］.石油化工設(shè)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(diǎn)［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007，3(5):100－103.