模塊管線運輸新型臨時固定裝置研究與介紹

龔健，郝敬雷，王玉偉，王丹蕾，趙航

模塊管線運輸新型臨時固定裝置研究與介紹

龔健，郝敬雷，王玉偉，王丹蕾，趙航

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

模塊管線永久支架是按照投產正常運行的工況條件設計的，滿足正常生產條件下的管線應力要求，但是在模塊運輸過程中，無論是陸地運輸中急剎車，還是海上運輸過程中遇風浪較大時，管線受瞬間載荷影響較大，受力情況與正常工況下大大不同。因此根據模塊運輸過程中管線受力狀況設計制作了模塊管線臨時固定裝置，可以實現運輸過程中對管線三維方向的限位要求，目前已經在國外某大型油田項目中成功運用。

模塊管線；運輸； 臨時固定裝置； 管線固定

在模塊運輸過程中，考慮到管道本身具有柔性且運輸過程中存在顛簸，出于對模塊管線及與之連接的設備口、閥組的保護，需要對運輸狀態下的模塊管線進行受力分析，分析結果往往有以下兩種情況：

第一種：管線永久支架不能承受約束，需要在運輸之前拆除并隨著模塊一塊運輸到總裝場地，到達總裝場地之后再重新安裝；

第二種：管線永久支架無法滿足模塊管線在運輸過程承受的某一個方向或多個方向的應力要求，需要對管線添加臨時輔助型固定裝置以滿足模塊運輸過程中的應力要求，在運輸結束后拆除該臨時輔助型固定裝置。

本文結合國外某大型油田項目的運輸情況，著重對上述第二種情況展開分析與研究，設計并制作了新型管線運輸臨時固定裝置，該裝置對以往固定方式進行了改進和優化，提高了被固定管線的穩定性，減少了拆除修復工作量和模塊運輸的整體重量，為后續類似項目的模塊運輸提供有效借鑒。

1 傳統模塊管線運輸臨時固定方法介紹

目前，無論是海上采油平臺的海上運輸，還是陸地模塊的陸地運輸，模塊管線臨時固定通常采用綁帶纏繞或焊接臨時固定的方式，將已經安裝完成的管線臨時固定在被運輸的模塊上。但是，在實際運輸過程中，由于綁帶的載荷有限，在陸地運輸過程中急剎車時，或者海上運輸過程中風浪較大時，容易出現斷裂風險，而且綁帶具有彈性，運輸過程中容易出現松動。若采用焊接臨時固定方式，雖然可以很好限制位移，卻無法滿足管線在運輸過程中某些方向的位移不能被約束的應力要求，有可能造成管線或設備接口的破壞。且模塊運輸結束后，焊接的臨時固定裝置需要進行切割、打磨、探傷、補漆等作業，不僅存在破壞管線本體的風險，而且造成大量人力和物力浪費。

2 新型管線運輸臨時固定裝置的組成部分

2.1 對于非保溫管線

如圖1所示，對于非保溫管線，該新型裝置主要包含以下5個部分：1-U型綁帶，2-上部固定墊板，3-下部固定夾板，4-螺栓螺母，5-膠皮墊片。

2.2 對于保溫管線

如圖2所示，對于保溫管線，該新型裝置主要包含以下六個部分：1-上部固定壓板，2-中部墊板，3-下部固定夾板，4-軸向限位塊，5-垂直上下限位塊，6-螺栓螺母。

3 新型管線運輸臨時固定裝置的設計原理及操作步驟

3.1 對于非保溫管線

非保溫管線新型運輸臨時固定裝置設計原理：

U型綁帶1通過螺栓螺母4將中部墊板2和下部固定夾板3對稱安裝在支撐底座上，U型綁帶1和中部墊板2與管線接觸的部位填充膠皮墊片5。

U型綁帶1被螺栓螺母4固定之后，限制了管線徑向和垂直方向的位移，管線軸向的位移主要靠管線與膠皮墊片的摩擦力來限制。

非保溫管線新型運輸臨時固定裝置操作步驟為：

第一步，確認本新型運輸臨時固定裝置滿足模塊運輸過程中，管線在各個方向上的最大應力要求；

第二步，根據管線尺寸選擇相應尺寸的U型綁帶1，并根據U型綁帶1螺栓孔的定位在中部墊板2和下部固定夾板3上開螺栓孔。

第三步，在U型綁帶1和中部墊板2與管線接觸的部位填充膠皮墊片5。

第四步，U型綁帶1通過螺栓螺母4與中部墊板2、下部固定夾板3對稱安裝在支撐底座兩側。

第五步，運輸結束后，拆卸螺栓螺母4，整個管線臨時固定裝置拆除。

3.2 對于保溫管線

保溫管線新型運輸臨時固定裝置設計原理：

上部固定壓板1、通過螺栓螺母6將中部墊板2和下部固定夾板3對稱安裝在支撐底座上，其中，兩個對稱安裝的上部固定壓板1上焊接有軸向限位塊4和垂直上下限位塊5。

因為管鞋和管線采用焊接的方式連接為一體，所以限制了管鞋的位移也就達到了管線固定的目的，該新型裝置通過軸向限位塊4限制了管鞋的軸向位移，通過垂直上下限位塊5限制了管鞋的垂直方向位移，而上部固定壓板1通過螺栓螺母6和下部固定夾板3和中部墊板2固定在一起，從而限制了管鞋的徑向位移。

保溫管線新型運輸臨時固定裝置操作步驟為：

第一步，確認本新型運輸臨時固定裝置滿足模塊運輸過程中，管線在各個方向上的最大應力要求；

第二步，將軸向限位塊4和上下限位塊5根據管鞋底板尺寸定位后焊接在上部固定壓板1上；

第三步，上部固定壓板1、中部墊板2和下部固定夾板3根據管鞋底板尺寸和支撐底座寬度尺寸定位后開螺栓孔。

第四步，上部固定壓板1、通過螺栓螺母6將中部墊板2和下部固定夾板3對稱安裝在支撐底座上，完成管線固定。

第五步，運輸結束后，拆卸螺栓螺母6，整個管線臨時固定裝置拆除。

4 新型管線運輸臨時固定裝置的優勢

4.1 通過螺栓連接和限位塊的設置，使固定管線具有更高的穩定性和安全性。

本裝置各部件以及與支架、管線之間全部采用螺栓連接固定，上部固定壓板安裝有軸向限位塊和垂直上下限位塊，可以實現對管線軸向、徑向及垂直方向的限位。這樣可以同時滿足固定管線三個方向限位要求和應力要求，使管線具有更高的穩定性和安全性。

4.2 無須動火作業，減少修復工作量。

本裝置上部固定壓板、中部墊板和下部固定夾板之間通過螺栓連接，支撐底座為由型鋼連接的框架式結構，管鞋平放在支撐底座上。整個裝置沒有焊接工序，無須動火作業，不會對模塊本體造成破壞，減少了切割、打磨、探傷、補漆等修復工作量，縮短了項目完工周期。

4.3 安裝、拆卸方便快捷，可重復使用。

由于固定裝置和模塊本體之間采用螺栓連接，所以安裝、拆卸簡單方便，并且裝置可以重復使用，相比較于傳統焊接方式節約了人力和材料成本。

5 結束語

在長距離模塊運輸過程中，無論是陸地運輸中急剎車，還是海上運輸過程中遇風浪較大時，管線受瞬間載荷影響較大，管線各連接口被破壞的風險也更大，隨著公司國內外業務的不斷拓展，參與的國外項目越來越多，長距離運輸模塊中管線系統保護的工作越來越受到業主和公司的重視，因此研究并設計了此新型管線運輸臨時固定裝置，本裝置采用螺栓連接，無須動火作業，安裝拆卸方便且可以重復使用，已經在某國外大型油田項目中成功運用，可以有效地保護模塊運輸過程中的管線系統，可為后續項目提供有效借鑒。

［1］張少華．模塊上工藝管線海上運輸臨時固定支架研究與應用[C]. 石油和化工設備，2017．

Research and Introduce of New Temporary Fixing Device for Piping Transportation in Module

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（Offshore Oil Engineering Co., Ltd,, Tianjin 300452, China）

Module permanent piping support is designed according to the working conditions of the normal operation of production, and can meet the requirements of pipeline stress under the condition of normal production, but during transportation of module, pipelines are greatly influenced by instantaneous load, stress distribution is different from normal working conditions. According to the stress state of modules in the process of transportation, new temporary fixing device for the module pipehas been designed, it can meet the limit requirements of the pipeline three-dimensional direction during the process of transportation, has been successful used in a large foreign oil field project

Pipeline in module; Transportation; Temporary fixing device; Pipeline fixing

2020-03-17

龔健（1987-），男，工程師，天津市人，2005年畢業于長江大學油氣儲運工程專業，研究方向：從事海洋石油平臺管道加工設計工作。

TQ 022

A

1004-0935（2020）05-0526-03