混輸海底管道節點外防腐層修復項目施工技術方案研究

倪劍

（中海石油技術檢測有限公司,天津300450）

中國海洋石油某混輸海底管道結構為單層保溫配重管,根據近些年對該類管道的檢測和驗證結果分析,外腐蝕缺陷主要集中在管道節點和防水帽處,導致腐蝕的原因是節點熱縮帶防腐失效,以及防水帽下方管道涂層破損。由于目前對于該類管道的犧牲陽極是否能起到陰保作用尚不明確,事實也證明外腐蝕沒有得到有效地控制,為此如果不對管道缺陷處外防腐涂層進行修復,腐蝕會無法得到控制,最終導致管道腐蝕穿孔,嚴重影響管道運行安全與效益。因此,及時對管道外腐蝕缺陷進行驗證并實施專項修復方案刻不容緩。

1 管道外腐蝕缺陷確認

1.1 檢測數據

首先對混輸海底管道進行漏磁內檢測作業,檢測工具記錄了管線里程2912.63m 的全部數據,總計1.2h 時間,成功完成工具的運行,檢測工具運行的平均速度為0.68m/s,發球筒第一個球法蘭為本次檢測施工的KP0 和檢測器記錄里程的初始參考點,共找到三處外腐蝕缺陷。

1.2 缺陷位置

1.2.1 1#外腐蝕缺陷

根據混輸海底管道漏磁內檢測最終報告,確定1#外腐蝕缺陷點在法蘭附近,距離法蘭11.84m,缺陷靠近下游焊縫,距離焊縫僅33cm,因此潛水員應首先確定法蘭,然后測量定位到11.84m 附近的管道節點（圖1）。

圖1 1#外腐蝕缺陷位置示意圖

1.2.2 2#外腐蝕缺陷

根據混輸海底管道漏磁內檢測最終報告,確定2#外腐蝕缺陷點靠近下游焊縫,距離焊縫僅18cm,附近沒有管道附件等參照物,此處管道埋深0.6m。根據內檢測里程與早期路由調查數據進行分析,2#缺陷坐標計算如圖2 所示。

圖2 2#外腐蝕缺陷位置示意圖

1.2.3 3#外腐蝕缺陷

根據混輸海底管道漏磁內檢測最終報告,3#外腐蝕缺陷點靠近下游焊縫,距離焊縫5-11.93cm,附近沒有管道附件等參照物,此處管道埋深0.6m。根據內檢測里程與早期路由調查數據進行分析,3#缺陷坐標計算如下圖3 所示。

圖3 3#外腐蝕缺陷位置示意圖

2 管道節點外防腐層修復

2.1 施工方案

施工之前,按照ASMEPCC-2-2015 標準對管線腐蝕修復主要材料性能進行過實驗驗證,并經過中國船級社見證。

根據上文分析,1#、2#、3#外腐蝕缺陷均位于管道節點區域,靠近焊縫區域,因此潛水員應首先找到缺陷的相應的焊縫節點位置,然后進行清理,缺陷的查找、驗證和修復等工作。

2.2 施工程序

2.2.1 裝船固定

計劃在碼頭進行施工所需設備、機具和材料的裝船和固定。

2.2.2 船舶就位

落錨點設計位置與海底管纜最小距離在150m 以上。

2.2.3 潛水探摸（缺陷定位）

船舶錨泊就位后,潛水方式采用傳統的舷側潛水梯下水。1#缺陷點（內檢測里程值65.49）位于QK17-2E 平臺側,距離平管法蘭11.84m,潛水員找到1#缺陷點區域后,系好入水繩,準備回收1#缺陷處的水泥壓塊。起完成壓塊之后潛水員根據水下信標定位已平管法蘭為基點,向QK17-2 方向探摸11.84m,找到管線焊接節點,進行開挖驗證。

2# 缺陷點（內檢測里程值2140.63）、3#（內檢測里程值2152.66）缺陷點位于QK17-2 平臺側,由于附近無管道附件,沒有參考點,此兩處位置已定位好的1#缺陷點為基準,分別返2075.14m 和2087.17m 進行定位。潛水員攜帶水下超短基線,找到對應位置后,系好入水繩,準備管道開挖作業。

2.2.4 壓塊回收

由于1#缺陷點上方懷疑有水泥壓塊覆蓋,潛水員下水對壓塊情況進行探摸,對壓塊進行破壞后分小段移離管線上方。

2.2.5 管道開挖和維護

項目采用PL19-3 管卡防護使用的吸泥裝置（圖4）,本裝置分為吹泥管以及空壓機組成,吹泥效率高。

圖4 吸泥裝置圖

采用吸泥裝置對管道進行局部開挖,開挖長度不小于3m,寬度不小于1.5m,深度距管底1.5m 的作業區域,在坑底部墊一層沙袋,防止潛水員水下活動造成水下渾濁。如果現場發生比較嚴重的回淤,需要在開挖區域外側2m 處用沙袋碼放圍堰防止回淤,圍堰高度為兩個沙袋平放。

2.2.6 節點清理

管道開挖后,潛水員按照缺陷位置,分別對管道焊縫節點進行查找確認,安裝好入水繩,并對節點的進行近距離外觀檢查。潛水員采用手動工具分別清理節點的鐵皮外包裹、保溫填充物和熱縮帶等（注：1#缺陷需要切割一段夾克層、保溫層）。采用STANLEY 水下液壓切割鋸進行輔助,為了避免切割過程中對管體造成傷害,因此切割深度限位在48mm。限位參考基準面以管道外徑為準,并用鋼絲鉗剪斷管體表面的兩根光纖鎧甲。

2.2.7 缺陷驗證

潛水員現場確認缺陷點后,采用STANLEY 水下液壓打磨工具配備金屬除銹鋼刷對表面進行檢測前清理,清理之后表面清潔度等級不低于St2。隨后利用塑鋼模具對缺陷進行采樣確認。記錄缺陷位置信息,復檢結果等,編制驗證報告。

2.2.8 涂層修復

a.表面處理：待缺陷點驗證后,由潛水員使用水下液壓打磨工具對需修復表面進行處理,需要對整個節點區域未做防腐涂層的管節點區域和涂層破損區域進行全部清理。確保表面處理區域超過需要修補區域完好的原防腐層10cm 以上,要求處理之后的表面無鐵銹等其他附著物,并裸露金屬母材,打磨金屬管材時使用砂紙進行打磨,防止對金屬母材造成傷害。

b.表面修補：水下修補劑混合去掉外包裝層,揉捏將雙組份混合,直至其顏色一致,無花紋。將揉捏好的修補劑用手填實管壁表面凹陷坑蝕處。用刮板將其壓緊抹平并確保排除海水,且與原管壁表面保持高度一致。

c.涂抹粘接劑：將粘結劑的AB 組份充分混合,直至顏色一致且無花紋,將混合好的產品正反刮涂于預先準備好的無堿玻纖帶上,再用木棒卷起,交潛水員備用。潛水員在水下將其50%搭接螺旋式纏繞在需補強的管壁表面,纏繞4 層。

d.管體補強：將加強纏繞帶從拉毛區域端50%疊加螺旋式纏繞至另一端,再從另一端50%疊加往返纏繞。在維修長度方向沒有完成整個一次纏繞時,不得反向纏繞。加強帶纏繞層數需要通過工業計算確定,以滿足ASMEPCC-2 的國際規范。加強纏繞帶纏繞完畢后,在外面繼續纏繞塑緊帶4 層（50%疊加纏繞,一個來回即為4 層）,纏繞完畢后即刻用棘輪在塑緊帶表面滾動扎孔,刺穿塑緊帶,并放出二氧化碳氣體。

修復完成24h 之后,對修復區域進行硬度測試,當硬度達到設計硬度80%時,即可進行下一步灌漿程序。

2.2.9 現場恢復

采用水泥砂袋回填缺陷修復區。

3 防腐層修復過程中的質量控制

3.1 船舶定位

3.1.1 在整個作業期間,導航工程師負責把已批復的拋錨點位置、海管坐標輸入到導航軟件系統中,并顯示在計算機屏幕上。導航系統將實時顯示作業船的實際位置和海管的定位偏差和軌跡偏差,以保證作業船在管線上方安全和準確就位。

3.1.2 合理布置錨的落點,保證錨的落點與海管線的垂直距離必須大于200m,從而確保海管與電纜的安全。拋后錨時,船舶要跨過海管以防錨鏈損壞海管,拋錨過程中,要有資質定位工程師提供技術支持,嚴格按照設計錨點進行布錨,拋錨記錄要詳細。

3.1.3 船舶定位作業之前對船舶GPS 安裝位置進行檢核,駁船和錨艇通過相互位置校正對GPS 位置進行再次檢核。

3.1.4 拋錨之后錨艇對錨位進行巡檢,確保錨位和設計位置符合；每次拋錨作業之后提交實際錨位圖,現場簽字確認。

3.2 潛水作業

3.2.1 充分了解與開展潛水作業和所用的潛水方式相關的法規和正規的安全作業手冊。注意所有這些規則和規范已被執行；確保潛水作業在一個合適的、安全的水域進行；制定、修改和完善該作業潛水前和潛水后的檢查表,確保潛水對所有成員在資格和體格方面勝任制定的任務。必須在每次潛水前評估潛水員的健康狀況,確保所有使用的潛水設備：每次潛水前的檢查,并處于良好的工作狀態。在每次工作前、后應填寫潛水員記錄。

3.2.2 按照潛水設備操作程序要求或指導進行設備操作；進行潛水設備的維護和保養；認真檢查和記錄所有設備的使用情況。

3.2.3 每次潛水作業現場編制一手報告,并且對潛水過程錄像,每次潛水作業現場項目負責人需要在場。

3.2.4 清理管線外保護層以及打磨作業時,要嚴格按照程序進行,防止對管線造成傷害。