FPSO水下檢測技術

FPSO水下檢測技術

楊貴強

(中海油能源發展股份有限公司 采油服務分公司,天津 300452)

摘要：結合實際介紹FPSO檢測的概念，分析說明檢測的目的，詳述FPSO常規水下檢測的內容，總結對比各種常用檢測技術，分析檢測中容易發現的缺陷和缺陷可能形成的原因。

關鍵詞：潛水；水下檢測；ACFM；FPSO

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.019

中圖分類號：U674.38;p754

文獻標志碼：A

文章編號：1671-7953(2015)05-0065-04

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：第一楊貴強(1971-)，男，學士，高級工程師

Abstract:The concept and purpose of FPSO underwater detection is explained. The contents of routine underwater inspection FPSO are elaborated. A variety of common detection techniques are analyzed comparatively. The defects which can be easily found in the underwater detection is introduced, and the causes of these defects are analyzed.

修回日期：2015-09-01

資助項目：工信部項目(E-J215A002)

研究方向:海洋工程

E-mail:yanggq@cnooc.com.cn

FPSO在服役地點一般停留時間在10年以上，不能像油船一樣定期進塢維修，而且巨大的外殼增加了風、浪、流及冰的作用面積，局部結構損壞有可能導致設施的整體失效。所以應該對其進行定期或不定期的檢測，隨時掌握FPSO結構的安全狀態。

根據船級社檢驗計劃，FPSO水下檢測(或水檢代替塢檢)的周期通常為5年一次。這項工作的開展，首先是全面完整地收集設計、建造、安裝時的原始資料和使用過程中的損壞記錄。對所收集的資料進行分析。在此基礎上依據具體的規范、標準、參照國際慣例和檢測經驗，編制出中長期檢測大綱和年度檢測計劃。據此制定實施作業方案，做施工準備[1]。

1Ⅰ類檢測

指由潛水員攜帶水下錄像系統，對水下結構進行一般性外觀檢查。外觀檢查是最基本的檢查，要借助測量工具、照明燈光，必要時要打磨清理。潛水員在水下辨別方向很困難，要想完成對船體外板100%外觀檢驗，必須采取一些參照物。系船底索是比較好的方法，潛水員可以比較容易借助船底索移動。從FPSO船艉開始，沿船底索從一舷到另一舷進行檢查，然后按2 m的間距沿船底索向船首逐步移動，直到檢查完畢[2]。

2Ⅱ類檢測

Ⅱ類檢測是詳細的外觀檢查，需要進行相應的清理，并測量缺陷尺寸、陽極消耗量、海生物厚度及覆蓋率等。Ⅱ類檢測是定量描述階段，根據需要附圖或照片說明。

2.1機械性損傷檢查

Ⅱ類機械性損傷檢查是針對Ⅰ類檢測中發現的有機械性損傷結構進行測量記錄，對檢查中發現的局部小凹陷、小變形等要詳細、清楚地描述。對于有明顯凹陷(凹陷深度超過結構直徑2%或結構厚度)，除測量凹陷的形狀外，還要附加直線性測量。對于損傷嚴重的結構，需要附照片或錄像加以說明。

2.2結構腐蝕檢查

水下結構腐蝕是重點檢查項目。Ⅱ類腐蝕檢測的選擇一是Ⅰ類檢測發現的重點腐蝕部位，二是檢測計劃中規定的特定部位。測點的選擇要有代表性、類比性和規律性。腐蝕檢查分為一般性腐蝕和斑點性腐蝕兩種檢查方法。對于一般性腐蝕的檢查，在發現大面積銹蝕的部位要測厚和加密點測電位，以確定腐蝕的減少量，剩余量以及結構受保護的程度。對于嚴重的斑點性腐蝕，除現場測量小孔的深度、直徑、分布率以外，還要用印模的方法對斑點腐蝕做進一步室內檢查測量，以取得準確的數據。一般發生局部輕微腐蝕是正常的現象，但要注意局部點蝕很容易造成船體泄漏。對于大面積嚴重的腐蝕應采取必要的措施。

2.3海生物檢查

海生物除了增加FPSO的自重，降低載重量外，還對FPSO船體的性能有很大影響。Ⅱ類海生物檢查需要對結構在不同水深的海生物分別檢測，區別硬質和軟質的比率，確定海生物的厚度、面積范圍、覆蓋率，分辨海生物的性質以及確定海生物的類型。硬質海生物的測量要選擇離焊道50 cm以外的部位。測量的面積以50 cm×50 cm為參考。用尺子等測量工具直接測量。對軟質海生物的厚度測量，在頂流的部位或潛水員用手輕輕地按下去使海生物貼在結構上進行測量。Ⅱ類海生物檢查要在結構清理之前測量。測點選擇要有歷年相同的部位，以便比較和評估，對錄像的部位一定要做好標識，例如標明結構名稱、方位、測點編號、檢查日期等。

2.4犧牲陽極塊的檢查

II類陽極塊的檢查數量及位置是由I類檢測結果和檢測計劃中選擇的塊數及位置確定的，犧牲陽極塊的詳細檢查主要是為了了解陽極塊的工作情況。內容主要包括：陽極塊是否仍然完好地固定在結構上，陽極有無破碎、脫落以及固定陽極塊的支架是否完好；測量陽極塊的剩余周長和長度，以確定陽極塊消耗情況；陽極塊外觀檢查，確定腐蝕范圍，白色覆蓋程度以及點狀腐蝕深度。

2.5基礎沖刷檢查

針對系泊系統，進行Ⅱ類基礎沖刷檢查，內容包括：樁基周圍沖刷/淤泥的深度和擴展范圍；海床特別是沖刷/淤泥處的土質情況；結構外圍的沖刷/淤積以及掉落或沉淀物的情況。

3Ⅲ類檢測

Ⅲ類檢測主要是水下無損檢測，包括水下磁粉探傷、ACFM和X射線探傷、超聲波探傷、腐蝕電位測量和壁厚測量。在結構方面主要是針對焊接部位的裂紋檢測。無損探傷(NDT)檢查時，探傷人員要按程序操作，操作人員所使用的儀器設備都要有資格或合格證書，以保證測量精度和取得可靠的結果。

3.1磁粉探傷MPI 與ACFM的分析比較

1)更可靠的裂紋檢測結果，靈敏度更高。ACFM不需要校準就可以測定裂紋尺寸，如裂紋長度和深度。傳統水下磁粉探傷儀只能給出定性檢測結果，不能確定裂紋深度，不能有效評價裂紋的重要性。

2)ACFM能穿透金屬和非金屬涂層檢測，檢測時不需要清除涂層。使用手持探頭可以快速在水下探傷，掃描速度更快、更經濟，可以大大減少操作失誤，在粗糙表面檢測中獲得廣泛應用。

3)ACFM通過電腦實現軟件化操作，可以自動保存數據，隨時重放檢測數據。

4)ACFM可以配備各種水下探頭，檢測范圍寬，可以在水下磁粉探傷儀檢測不到的位置進行檢測(由于檢測結構物的幾何形狀，水下磁粉探傷儀探頭無法進入而產生檢測盲區)。

鑒于以上原因ACFM已經取代了傳統的水下磁粉探傷，成為裂紋檢測的首選技術。

3.2電位測量

電位測量是一種用來檢查水下結構腐蝕保護程度的簡單方法。電位測量的原理很簡單，通過電壓表測量結構的電位電壓，電位讀數可以說明結構是否在設計的腐蝕保護狀態下。需要做電位測量的部位有：檢測計劃中規定的有代表性的結構和陽極塊；水下結構腐蝕嚴重的地方；立管和樁基部位；消耗異常的陽極及附近結構。

3.3超聲波測厚

超聲波測厚可以很直觀地反映結構腐蝕或磨損情況。在結構或管線達到腐蝕極限前采取措施，避免損失。目前水下超聲波測厚和水上測厚原理基本相同，但不需要將結構的涂層清除也可準確測量出數據，誤差小，而且在水面和水下都可以看到數據。

3.4Ⅲ類檢測的測點設計

測點設計主要是依靠個人經驗和專家判斷，測點的優劣取決于人員的經驗。一般情況從下列方面考慮測點設計：用于檢查影響安全的一般性缺陷和重要缺陷；修理區域的測點選擇；施工過程中容易損傷的區域；高應力區；周期性震動作用的區域；重要焊縫；切除或開孔部位；結構基礎；有腐蝕的區域、涂層保護區和懷疑有腐蝕的地方；機械性損傷區域和特殊部位；海生物生長多的區域。根據結構物的具體情況和不同的檢測目的，按這些容易發生問題的區域或部位布置測點[3]。

4水下錄像和水下拍照

水下錄像和水下拍照是檢測的輔助手段。水下攝像技術已經發展得很成熟，攝像頭安裝于潛水員頭盔上，配有水下照明系統和水上錄像系統。潛水監督可以通過水面監視器監督和指導潛水員的工作。水下錄像可以提供真實的第一手資料。在水下能見度低的情況下，應采取增加照明、使用清水袋、渾水錄像系統等措施，保證錄像的效果。錄像應同時進行通訊錄音和鍵盤輸入錄像內容。錄像是對檢測結果的說明，可以直觀地反映結構狀態。水下拍照是利用水下照相機對結構進行拍照。水下拍照難度很大，效果很難保證，效果往往不如截取錄像畫面。所以不建議使用水下拍照[4]。

5檢驗常見缺陷和原因

常見缺陷及原因見表1。

表1　檢驗中常見的缺陷和原因

參考文獻

[1] 張劍波.水下檢測與維修技術的發展綜述[J].中國海洋平臺,2004(3):45-48.

[2] 許亮斌,陳國明.近海水下結構無損檢測新技術[J].無損檢測,2003(7):360-364.

[3] 黃鈞，王國榮，李國進，等.焊接結構水下無損檢測技術及其進展[J].無損檢測,2005(4):207-211.

[4] 肖蘊,張鴻凱,李彤,等.FPSO柔性立管水下檢測技術及應用[J].中國造船,2010,(A02):207-211.

Underwater Detection Technology of FPSO

YANG Gui-qiang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co.,Tianjin 300452, China)

Key words: diving; underwater detection; ACFM; FPSO