FPSO CDM & CDS改裝中儀表tubing管的應用

王奕凡　譚涼　李杰鋒　張鵬

摘 要：基于在FPSO CDM &CDS 儀表專業設計中所使用的tubing管，介紹了這兩艘FPSO改裝中儀表專業tubing管的選擇和應用情況。

關鍵詞：FPSO；tubing管；應用與選擇

中圖分類號：U671.91+5 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the selection and application of instrument tubing for the conversion projects of FPSO CDM & CDS.

Keywords： FPSO； Instrument tubing； Application and selection

1 前言

FPSO CDM & CDS是由中船澄西（廣州）承接的兩艘由VLCC改裝為FPSO大型工程項目的姐妹船，項目涉及全船電氣儀表系統改造、上建新造、多點系泊系統改裝、接油平臺改裝等內容。

儀表專業在這兩個FPSO的改裝項目中，現場儀表在工藝管道上的安裝，電控液壓系統，電控氣動系統等設計中大量使用tubing管來實現各個系統的完整性以及滿足相關的控制與檢測的要求。tubing管主要應用于貨油系統、壓載系統、HVAC、氣動閥門、空艙測量與吃水系統、二氧化碳系統、現場儀表等。在整個改裝項目上，儀表專業各類型號、規格的tubing管設計和安裝總量約為32 000 m/船。

本文基于這兩個改裝項目中所使用的tubing管，對改裝項目中主要的各個系統所使用tubing的設計、選擇與應用進行介紹。

2 Tubing管的材料要求及連接方式

應用于這兩個FPSO改裝項目的Tubing管材料選擇不銹鋼316L材質；為滿足tubing管的抗蝕能力和耐壓性，該材質不銹鋼中鉬含量最低要求為2.5% ，并要求采用冷拔管和進行完全退火處理；為滿足管子施工彎曲時不易膨脹和爆裂，tubing管的硬度最大不應超過HRB80。

Tubing管之間的連接使用世偉洛克（Swagelok）雙卡套接頭（見圖1），此接頭既方便現場tubing管施工和安裝，又滿足壓力的要求，安裝tubing管時不需要焊接動火；但應用與貨油艙、空艙區域的tubing管連接件，考慮到在這些艙室內如果采用卡套形式的接頭，一旦發生老化發生泄漏，這些區域不易更換和維修，因此采用焊接形式的接頭（見圖2）作為tubing之間的連接。穿入貨油艙、壓載艙、空艙或水密艙壁的tubing管采用長度為100 mm的ASTM 105鍛鋼穿艙件（見圖3）達到水密性和防火等級等要求。

圖3 穿艙件典型安裝圖

Tubing管的材料等級采用下列三種：（1）30T01等級，不銹鋼316L –3.000 psi （207 bar）；（2）60T01等級，不銹鋼316L –6.000 psi （413 bar）；（3）99T03等級，不銹鋼316L – 10.000 psi （690 bar）。各個壓力等級常見規格tubing的外徑和壁厚要求見表1、表2、表3描述。

3 Tubing管在FPSO上各系統的應用

3.1 Tubing管在液壓閥門遙控系統的應用

液壓閥門遙控包括全船壓載系統、貨油系統和卸油速閉閥共165個由電磁閥控制的液壓閥門。在生活區前部設置HPU房提供液壓動力，控制閥門的電磁閥集中安裝于7個電磁閥箱里面，主甲板區域布置5個電磁閥控制箱，泵艙區域布置2個電磁閥箱，該系統設計的最高壓力為210 bar，閥控箱與被控液壓閥門上的接口均為美標1/2”。根據系統的設計壓力要求和設備參數，選擇表2等級為60TO1的1/2”tubing管作為電磁閥控制箱到各個閥門之間的控制連接。

3.2 Tubing管在二氧化碳控制系統的應用

二氧化碳系統覆蓋保護了該船7個艙室，在受覆蓋保護艙室的進門口處和二氧化碳房間共設置14個二氧化碳釋放箱可進行本地與遠程的控制。7個延時釋放氣瓶保證每個艙室在收到二氧化碳釋放指令后延時一段時間再打開二氧化碳主空氣瓶釋放氣體；每個受保護艙室的房間以及各個進出口安裝釋放汽笛；二氧化碳輔助空氣瓶給二氧化碳控制回路提供打開主氣瓶以及釋放報警汽笛氣源。二氧化碳系統控制回路設計壓力為70 bar，原則上可以采用表1等級為30T01的tubing管，考慮二氧化碳系統屬于保護船舶的重要性系統，在實際的材料選擇時，采用等級更高一級的60T01代替；另外各個設備的連接接口均為3/8”，因此連接二氧化碳控制回路上釋放箱、延時氣瓶、汽笛等采用3/8”X0.065W.T.規格的tubing管連接。連接tubing管的液壓閥控箱、控制空氣瓶和延時器見圖4和圖5。

3.3 Tubing管在氣動系統的應用

各氣動系統的控制空氣源由氣源分配器（ADM： air distribution manifold）提供，在全船各個區域共布置22個氣源分配器為各個服務設備提供氣源。其中，包括67個電磁閥控制的工藝管道的氣動閥門，暖通系統（HVAC）21個電磁閥控制的氣動防火風閘共50個，消防系統泡沫與消防水控制噴淋閥箱17個以及部分通導設備如飛機平臺波浪雷達（WAVE RADAR），首尾阿斯密斯天線（ARTEMIS ANTENNA），輸油平臺攝像頭的增壓單元等。考慮氣動系統服務的對象比較雜、類型多，各個服務對象要求的設計壓力均不同，并且服務對象中的設計壓力均小于表2等級為60TO1，各個服務對象的接口規格為1/2”。因此，氣動控制系統中從氣源分配器（ADM）到各個服務對象之間統一選擇1/2”規格，等級為60T01的tubing管。

3.4 Tubing管在空艙測量與吃水系統的應用endprint

原船10個邊壓載艙改裝后功能轉變為8個邊空艙和2個壓載艙，保留原船首尾中四點吃水，對于這些艙室和吃水系統采用氣泡式測量液位和吃水，3套氣泡式測量控制箱布置于生活區域上甲板ENIF房內。系統設計艙室液位測量傳感器的參比點最大壓力為0.5 bar，測量點傳感器最大的壓力為4.0 bar，吃水測量點傳感器壓力為4.0 bar。根據系統的壓力設計要求，從ENIF房氣泡式控制箱到各個艙室，吃水點的單向閥之間的氣泡管選擇等級為30T01的tubing管。但考慮盡量減少不同規格tubing在同一項目上使用方便現場施工，與船方溝通后選擇比30T01高一等級為60T01， 1/2”tubing代替。ADM與氣動系統連接的tubing管見圖6，空艙與吃水測量系統tubing管見圖7。

3.5 Tubing管在工藝管道上的儀表應用

安裝于工藝管道的各類儀表，如壓力表、壓力、液位變送器等與工藝管道的取樣口法蘭面之間采用1/2”tubing管連接。采用1 /4”tubing管作為儀表上的泄放管。Tubing管根據各個系統的壓力要求選擇滿足要求的壓力等級。

4 特殊材料的tubing管在FPSO 的應用

在這兩個FPSO改裝項目上，一些特殊材質的tubing管被應用在一些有特殊要求的系統。例如：在消防系統，由于泡沫水和消防水腐蝕性的特點，從噴淋閥箱到噴淋閥頭的控制tubing管應用對氫氟酸和堿性液體，海水等有耐蝕性能的合金材料蒙乃爾（MONEL）400的tubing管連接；安裝與海水系統上的變送器、壓力表，考慮海水中氯離子對不銹鋼點腐蝕，相關儀表與工藝管道連接的tubing管應具有抗點腐蝕性能的雙向不銹鋼tubing管（DUPLEX SS）。

5 Tubing管在FPSO安裝應用中的改進

在FPSO CDM & CDS 改裝項目的tubing管設計和安裝過程中，以下兩個方面的問題需要改進：第一，由于tubing管徑小，部分tubing雖然滿足避開通道要求，但是布置在人容易到達的地方容易被踩踏彎曲變形，在設計中應考慮tubing管在這些地方改變安裝支架的形式，加裝保護蓋板或者盡量避開在這些位置上的布置。第二，對于多層敷設安裝（3層及以上）的tubing管，管子層與層之間設計時應根據管徑的大小保持足夠的距離，每層的接口排列應整齊，層與層的接口應錯開，避免重疊，以便后期拆檢和維修。

參考文獻

[1] HI39621-PESDPIPG999039 FPSO TUBING SPECIFICATION

[2] HI39621-PESDELPG449010 FPSO E&I INSTALLATION SEPCIFICATION

[3] Swagelok Product E-catalog 2012-2013endprint