近海浮式裝置水下檢驗質量控制與應用

陳鳳生，倪鵬，張勇，姚傳惠，肖曉凌,3，周愛源，徐進

（1．中海石油中國有限公司深圳分公司工程建設中心，廣東 深圳 518067；2．深圳市杉葉實業有限公司，廣東 深圳 518067；3．上海水下救撈工程技術研究中心，上海 200090）

南海東部近海浮式裝置（offshore unit）包含生產儲油及卸載裝置（FPSO，Floating Production Storage and Offloading)，儲油及卸載裝置FSOU（Floating Storage and Offloading）和半潛式浮式儲油平臺（Floating Storage and Offloading）FPS 等通過單點系泊系統固定在海上，與航行船舶定期進塢維修檢驗不一樣，海上浮式裝置一般是通過單點系泊系統或錨系進行固定，長期經歷海上惡劣氣象，服役年限比較長，如進塢塢修需要進行油田停產、單點解脫、拖航，一般塢修船塢費用昂貴、周期較長；因此從經濟方面考慮，為不影響生產，加上單點解脫和回接比較困難，船東及油田作業方一般傾向于采用水下檢驗代替塢級檢驗的方式完成水下檢驗以滿足船級社規范要求。本文以南海東部某油田FPSO 水下檢驗發現一處舭龍骨板對接焊縫裂紋作業為例，詳細介紹海上浮式裝置在役檢驗質量控制的管理和相關的檢測技術手段。

1 水下檢驗質量控制

1.1 滿足國家法律法規、行業和油公司的要求

油公司作為業主單位，在水下檢驗的發包過程中需要對商務和技術文件進行把控。具體包含以下幾點：①應滿足國家相關法律法規要求：如新的《安全生產法》第七十二條 “承擔安全評價、認證、檢測、檢驗職責的機構應具備國家規定的資質條件，并對其作出的安全評價、認證、檢測、檢驗結果的合法性、真實性負責。資質條件由國務院應急管理部門會同國務院有關部門制定。承擔安全評價、認證、檢測、檢驗職責的機構應當建立并實施服務公開和報告公開制度，不得租借資質、掛靠、出具虛假報告”。如從事海洋石油設施安全生產的機構應持有國家安全監督管理局（現國家應急管理部）頒發的“國家海洋石油安全中介機構資質證書”；②從事所入級的海上設施水下檢驗檢測應具備相關船級社水下檢驗資質證書。所入級的海上設施除滿足相關的船級社規范要求相關規范要求。從事水下檢驗檢測作業應配備相應的水下檢驗人員和監督員，其中操作員應具備中國船級社水下無損檢測證書操作證書（1 級）和監督員應具備2 級證書或船級社認可的等同證書。并且實施水下檢測作業人員應在施工單位水下檢驗證書附頁人員名錄中；③滿足油公司要求，從事近海設施水下檢驗應具備中海油潛水安全資質，從事水下維修還應持有中海油海上設備維修資格證書；④具備有相應的潛水作業資質：如國潛水打撈行業協會CDSA、國際潛水承包商協會ADCI、國際海事承包商協會IMCA 潛水資質等。

1.2 水下檢驗實際質量控制手段

水下檢驗的質量控制過程從事前、事中和事后控制3 個方面進行控制：

（1）事前控制：施工單位的資質審查、施工方案包含施工質量控制方案的報批等；

（2）事中控制：施工、工藝的質量控制，可以對施工工序或步驟進行分解，每個步驟質量控制節點、施工內容及標準、檢驗標準、不合格控制措施、施工負責人、驗收人幾個方面進行控制；

（3）事后控制：對檢驗結論的確定、檢驗報告編制的審查等。

水下檢驗的質量控制具體操作可以從人、機、料、法、環、測等6 個方面進行控制：

（1）人：作業隊的檢測人員包含水下檢測潛水員和水面監督員配備與所執行種類的水下檢驗檢測相應的資格證書，一級持證人員僅能實施檢測作業，檢測作業實施計劃、實施過程、實施結果、實施報告需由二級持證人員編制、監控，還應具備水下檢驗資質相關證書和作業經歷，檢測潛水員需熟悉所將進行檢測的結構對象、檢測設備/儀器的性能與操作。

（2）機：除配備滿足潛水規范要求的潛水裝備，還應包含水下檢測儀器和工件表面清理的輔助設備，且檢測設備應進行第三方校核和使用前后的功能測試。

（3）料：檢測作業過程中使用的材料符合性和完好性，如磁粉應配置合適的水下磁懸液，目視檢測、ACFM 檢測等應配備相關的檢驗標識。

（4）法：具體為施工工藝、檢測技術，應具備相應的檢測檢驗指導書和操作規程，以及發現缺陷后采用不同檢測技術手段的相互驗證來檢測結論的準確性，近海設施的水下檢驗一般分為三類：其中,Ⅰ類檢驗一般為宏觀目視檢測，通過潛水員安裝在潛水員佩戴的潛水頭盔上的攝像頭進行水下錄像；Ⅱ類檢驗為定量檢驗，一般包含近觀目視檢測和尺寸測量如凹陷測量、陽極尺寸測量和海生物厚度測量等；Ⅲ類檢測主要為無損檢測，操作人員需要使用無損檢測設備進行檢驗，檢驗手段包含水下磁粉檢測、超聲波厚度測量、電位測量、水下交變電流場檢測（ACFM，Alternate Current Field Measurement）、桿件透水檢測FMD（Flooded Member Detector）和水下超聲波探傷，其中,ACFM 檢測屬于渦流檢測的一種，焊縫檢測表面只需要達到SA1(輕微的清理掉表面的海生物達到宏觀目視的要求)，代替了傳統的磁粉檢測，磁粉檢測表明需要達到SA2.5（使用高壓水射流清理到表面金屬光澤），廣泛運用在近海設施水下構件焊縫檢測手段，被國際上幾大主流船級社包含挪威船級社、美國船級社和中國船級社等認可。

（5）環：作業的氣象環境如水流、能見度和涌浪等會對水下檢驗的質量造成影響。

（6）測：對檢測結論的驗證，包含采取不同檢測技術手段進行驗證，以保證檢測結論的準確性，為海上設施提供準確的完整性評估的一手資料。

2 水下檢驗質量管控實際運用

2.1 檢測結論的確定

在南海東部某油田FPSO 水下檢驗項目中，潛水員在對船體水下檢驗過程中發現了一處舭龍骨板對接焊縫裂紋缺陷，舭龍骨板寬440mm，厚度約20mm，裂紋沿著焊縫從端部往船板方向延伸，裂紋貫穿整個舭龍骨板厚，測量長度為110mm。

后續使用了ACFM 水下檢測手段進行了舭龍骨的裂紋尺寸的確認，其中,ACFM 圖形顯示的測量端部基本上與潛水員目視測量裂紋端部吻合，ACFM 測量長度為120mm，深度為21mm，包含油漆厚度約2mm，也顯示了焊縫裂紋貫穿整個舭龍骨板厚如圖2。基本上與潛水員目視測量吻合，驗證確認了裂紋長度和深度，保證了檢測結論的準確性，為后續的維修鉆止裂孔提供了依據。

圖1 缺陷ACFM 檢測圖形顯示

圖2 無損檢測設備功能測試

本次作業人員按照船級社規范要求，配備的檢測人員包含持有CCS 水下目視檢測1 級和2 級資質，水下磁粉1 級和2 級資質和人員水面ACFM 操作人員持有英國皇家焊接協會CSWIP ACFM-2 檢測資質。檢測設備磁粉檢測設備進行了水面提升力測試和水下工件表面的八角試塊試驗，ACFM 也進行了潛水前后的功能測試。

2.2 維修方案

圖3 水下鉆止裂孔維修作業

鉆孔后，潛水員對鉆孔后的舭龍骨板及對接焊縫進行近觀目視檢測和磁粉檢測，并對鉆下來的材料取樣回水面檢查，發現其中靠近加強板焊縫側的鉆孔中間有一條貫穿的未熔合顯示，可能是焊接過程中缺陷，舭龍骨由于長時間的應力疲勞加上內部缺陷，導致了從舭龍骨板邊緣產生了一條貫穿板厚的裂紋缺陷一直往船板方向延伸120mm。而由于MPI 只能檢測出表面缺陷，ACFM也只能檢測出淺表面的開口型缺陷；此時最適宜的檢測手段可以采取水下超聲波探傷，而局限于國內的水下超聲波探傷的設備和人員，目前在近海設施的水下超聲波探傷基本上未實踐運用。

圖4 鉆孔后進行水下檢測

3 結語

綜上所述，近海浮式裝置的水下檢測檢驗的質量控制應從人、機、料、法、環、測等進行管控，其中“測”對檢測作業中發現異常缺陷特別是對于海上設施危害性大的裂紋性缺陷應采取不同檢測技術手段進行驗證，以保證檢測結論的準確性，為海上設施提供準確的完整性評估的第一手資料。此次FPSO 船體水下舭龍骨裂紋的缺陷檢驗手段和后續的處理方法為其他的近海設施水下檢驗質量控制措施起到借鑒意義。