飽和潛水系統(tǒng)氣體管路密性工藝方案設計

王公利，錢步婁

飽和潛水系統(tǒng)氣體管路密性工藝方案設計

王公利，錢步婁

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

飽和潛水是一種在大深度條件下，開展長時間作業(yè)的潛水方式，而飽和潛水系統(tǒng)氣體管路是飽和潛水系統(tǒng)的重要組成部分，其密性試驗又是驗證氣體管路安裝是否符合要求的重要試驗手段。如何在復雜的船舶建造過程中，經(jīng)過合理的密性工藝方案設計，檢驗氣體管路是否符合嚴格的密性試驗要求是研究的重點。通過對某型飽和潛水系統(tǒng)的管路密性試驗工藝方法進行深入分析，剖析飽和潛水系統(tǒng)氣體管路密性在施工過程中遇到的重難點問題，形成了一套符合實際需求的密性工藝方案。

飽和潛水；氣體管路；氣體管路密性；工藝方案

按照國際慣例，當潛水作業(yè)深度超過120 m、時間超過1 h，一般都需要采用飽和潛水作業(yè)方式。以300 m飽和潛水系統(tǒng)為例，其氣體管路系統(tǒng)主要由氣體管理系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、自動化加減壓系統(tǒng)、高壓救生系統(tǒng)及潛水鐘系統(tǒng)組成。氣體管路總長約為10 000 m，其中涉及的管路尺寸從1/8''～2''1/2不等，涉及的最大工作壓力從3.2～20 MPa。

1 飽和潛水系統(tǒng)氣體管路密性簡介

飽和潛水系統(tǒng)氣體管路的密性對潛水系統(tǒng)而言是一項非常重要的技術指標，目前國際通用的方法是使用泄漏率作為飽和潛水系統(tǒng)密性的驗收指標。泄露率指在最大工作壓力條件下，使用工作氣體進行檢測。常用的單位為壓力降%/6 h或壓力降%/24 h。

2 設備與試驗狀態(tài)

2.1 試驗設備

根據(jù)密性試驗的要求，需要通過增壓泵將密性試驗用氣體加壓至管路的最大工作壓力，在使用檢漏液檢查管路系統(tǒng)無氣泡溢出的情況下，保持增壓泵不工作，檢查氣體管路系統(tǒng)在最大工作壓力下維持6～24 h的壓力降，如果在考慮溫度的情況下，其壓力降不超過0.25%～1%，則系統(tǒng)滿足要求。結合上述要求，具體試驗設備清單如表1所示。

表1 試驗設備清單

序號名稱型號數(shù)量/個備注 1數(shù)字壓力傳感器0～35 MPa（含檢測證書）2 2數(shù)字壓力傳感器0～100 MPa（含檢測證書）2 3氣體增壓泵工作壓力31 MPa1 4溫度傳感器-10～50 ℃（含檢測證書）2 5多頻道圖形記錄儀12通道2 6Sweage lock檢漏液 若干

2.2 試驗介質

對于飽和潛水系統(tǒng)而言，“工作氣體”指在一定組分配置的氦氧混合氣體，在250～500 m飽和深度下，其氦氣的百分占比需達到94%～98%。但是在飽和潛水系統(tǒng)驗收過程中，如果按照“工作氣體”的配比進行泄漏性檢測，其代價是非常昂貴的。因此本系統(tǒng)結合國際通用做法，采用10%氦氣+90%氮氣混合氣作為試驗介質，其原理如下。

在系統(tǒng)發(fā)生泄漏的過程中，由于氦氣的分子體積小，因此漏出的氣體首先為氦氣，因此當使用10%氦氣+90%氮氣進行泄漏試驗時，其可以直接代表高濃度氦氣的泄漏率。

2.3 試驗安全預防

針對高壓密性試驗，用風險源分析其存在的風險點如下：①高壓氣體打擊風險。試驗過程中最高試驗氣體壓力達20 MPa，且試驗時間長，一旦出現(xiàn)接頭泄露將會對周圍的人和物造成極大的傷害。②氮氣泄漏窒息風險。整個試驗過程中需使用大量的氮氦混合氣，且多處于室內，通風狀態(tài)差，極易造成人員窒息。

預防措施如下：進行充分風險識別，制定應急預案，并對所有參與試驗的人員進行安全技術培訓和技術交底，使參與人員充分認識安全風險；制定完善技術工藝文件、操作手冊，并對參與實驗人員進行培訓；試驗區(qū)進行足夠的通風，布置足夠的應急呼吸設備（EEBD），設置固定式的氣檢測點，并且與聲光報警系統(tǒng)聯(lián)動，一旦出現(xiàn)泄露及時發(fā)現(xiàn)，人員及時撤離；對實驗區(qū)域進行管制，控制人員進出，嚴格進行工作審批。

2.4 密性試驗前狀態(tài)

氣體管路密性試驗作為管路施工工作的最后一步，需要在完成管路壓力試驗、清潔及最終安裝之后才可以進行，同時整個系統(tǒng)需要處于完備狀態(tài)，凡是后續(xù)出現(xiàn)任何的修改或者拆卸等工作都將會導致密性試驗工作重新進行。

3 密性試驗程序

本船入籍DNV，結合DNV-OS-E402 J303的要求，在實施密性試驗的過程中，密性試驗時間最少為6 h，因此轉換后6 h的泄漏率不得超過試驗壓力的0.25%。

利用氣體管路原理圖及設備外形圖，找到合適的設備取樣口，在取樣口位置外接2個三通接頭，分別安裝2套壓力和溫度傳感器，并將溫度和壓力傳感器連接至外部數(shù)據(jù)記錄儀，通過數(shù)據(jù)記錄儀24 h不間斷監(jiān)測系統(tǒng)壓力和溫度變化；檢查試驗管路的閥件狀態(tài)，保證試驗管路所有閥件處于打開狀態(tài)，同時檢查試驗管路末端，保證閥件處于關閉狀態(tài)；根據(jù)現(xiàn)場實際情況劃定逃生路線，合理布置EEBD、氧氣檢測儀；取樣口位置預留的端口為氣體加注口，根據(jù)系統(tǒng)原理圖，將氣源、增壓泵、取樣口按圖連接完畢，并準備開始加壓。為了防止?jié)撛陲L險和不必要的浪費，加壓過程中需控制加壓速率和溫度變化。

考慮到氦氣的價格要遠遠高于氮氣，為了節(jié)約成本，采用采購純氮和純氦進行現(xiàn)場混合的方式進行密性試驗，以試驗壓力為20 MPa的氣體管路密性試驗為例，其他試驗壓力管路以此類推。首先使用氮氣對試驗管路進行逐級加壓，在單級加壓結束后，穩(wěn)定10 min，觀察壓力和溫度是否有明顯變化，并使用Sweage lock檢漏液對整個測試管路進行檢查，特別是接頭和閥件部分，如無明顯泄漏，則繼續(xù)加壓至下一級，以此循環(huán)，一直加壓到系統(tǒng)壓力的90%。在加壓或檢查過程中如果出現(xiàn)泄漏，則需要將內部壓力完全釋放之后，才能夠進行相關漏點的維修。

4 結語

飽和潛水系統(tǒng)氣體管路密性是一個復雜的檢驗過程，一方面要兼顧試驗的可行性，另一方面考慮到氦氣高昂的價格，因此需要從可行性和經(jīng)濟性角度出發(fā)，探索出一套合適的氣體管路密性試驗方案。本文結合300 M飽和潛水系統(tǒng)的具體要求和DNVGL船級社的相關規(guī)范，從試驗設備及材料準備、試驗介質使用以及試驗過程等方面進行了深入的探索和研究，最終得出了一套合理的密性工藝方案，為后續(xù)建造同類型或相似類型船舶提供了寶貴經(jīng)驗。

［1］陳鴻鈞，俞海泉，崔海良，等.用空氣代替氦氣測定飽和潛水系統(tǒng)泄露率的研究［J］.海洋工程，1987（2）：74-82.

［2］陳寶松.氮氧飽和潛水減壓的研究［J］.海洋學報，1983（1）：115-118.

U661.43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.037

2095－6835（2020）02－0100－02

〔編輯：嚴麗琴〕