FPSO合攏管安裝方案及質量控制研究

摘" " 要：浮式生產儲油卸油裝置（FPSO）合攏管作為管路連接的關鍵部件，其安裝質量直接關系到整個FPSO系統的穩定性和安全性。本文深入探討了FPSO合攏管的安裝方案，從管子建造精度、合攏管型式選擇、不同型式的合攏管設計方案、安裝步驟、質量控制等各個環節進行了詳細分析，為FPSO合攏管的安裝提供一套科學、合理且高效的實施方案，可為類似工程提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：FPSO；合攏管；安裝方案；質量控制；維特利接頭

中圖分類號：U663.2" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

Research on Installation Scheme and Quality Control

for FPSO Inserting Pipe

XIAO Lei1，" XIONG Yuanyuan1，" SHI Zhanglin2

（ 1.COSCO Shipping Heavy Industry （Zhoushan） Co.， Ltd.，" Zhoushan 316131， China" ;" 2. China Merchants Heavy Industry （Jiangsu） CO.， LTD.，

Nantong 226100， China ）

Abstract： The closure pipe of the floating production storage and offloading unit （FPSO） is a key component for pipeline connection， and its installation quality directly affects the stability and safety of the entire FPSO system. This article delves into the installation plan of FPSO closure pipes， providing a detailed analysis of various aspects such as pipe construction accuracy， selection of closure pipe types， design schemes for different types of closure pipes， installation steps and quality control. It provides a scientific， reasonable and efficient implementation plan for the installation of FPSO closure pipes， which can provide useful reference and inspiration for similar projects.

Key words： FPSO;" inserting pipe;" installation plan;" quality control;" Vitry connector

1" " 引言

隨著全球對能源需求的不斷增長，海洋油氣資源的開發日益受到重視。FPSO作為深海及遠海油氣田開發的關鍵設備，其重要性不言而喻。合攏管作為FPSO的核心部件之一，其安裝質量直接關系到整個系統的穩定性和安全性。因此，對FPSO合攏管安裝方案進行深入研究，對于提升FPSO整體性能、保障海洋油氣開發項目的順利進行具有重要意義。

2" " "FPSO合攏管概述

FPSO合攏管是FPSO建造中不可或缺的一部分，主要用于FPSO分段總組、搭載和船艙設備安裝時，管子與管子或設備、閥門與管子的合攏連接，通常由高強度、耐腐蝕的合金鋼材料制成， 其制作和安裝質量直接影響到FPSO的整體性能和安全性。它們不僅需要承受內部介質的壓力，還要抵御外部海洋環境的侵蝕，如海浪沖擊、海流沖刷、鹽霧腐蝕等。因此，合攏管的設計、選材、制造和安裝均需嚴格遵循相關標準和規范，以確保其安全性、可靠性和耐久性。

FPSO管系大口徑管子數量較多，管子體積大、重量重，最大通徑DN1 200，壓載系統單根合攏管零件的重量在100～300 kg之間，安裝難度大。由于船上通道狹窄曲折，如果在安裝時進行二次出艙極為困難。為降低施工困難，同時保證建造質量，做到大口徑管子不二次出艙。

3" " "FPSO管子建造精度分析

3.1" " 管子徑向的安裝誤差

由于船舶結構的復雜性，部分零件需進行熱處理、冷加工和焊接，這會帶來一定的結構尺寸和形狀誤差，導致船舶精度控制的難度增加[1]。然而管子連接件精度要求比較高（雖然維特利接頭具有較好的補償量），船體結構的建造精度較低，部分區域允許偏差值達到50mm，而合攏管在徑向和長度方向的偏差很難滿足管子合攏管無余量安裝。分段結構以預畫好的定位線基準裝配，定位線劃線時誤差可以忽略，但用于定位的艙壁或T型材有安裝誤差，該誤差與距離根部尺寸成正比，按±2 mm計算。定位點如果沒有坐落在骨材位置上，艙壁面板平面度還存在誤差，其平面度誤差值為a mm，參見圖1。

如果管子安裝以艙壁為定位面定位，誤差至少為±2mm?？紤]施工人員的量具精度和方法（如卷尺撓度及讀數、管子外圓定位點、管子自身圓度誤差等），誤差至少±4mm，定位累積誤差達±8mm，參見圖2。分段合攏時的寬度方向誤差T控制在±2 mm，參見圖3。

將上述誤差簡單累計，管子徑向存在的誤差達±10mm，按照現場極限偏差值的情況占40%的實際概率考慮。

3.2" "分段合攏長度誤差

船舶在建造過程中產生的焊接收縮變形、扭曲變形、角變形和吊裝變形等[2]，都是影響分段合攏長度的原因，而合攏管的長度取決于實際分段合攏時長度方向誤差值L，該數值通常為±10 mm，參見圖4。

根據維特利廠家資料，通徑DN900的管子的初步安裝的允許偏差為8.25 mm，即管子校中圓周方向公差值為±4mm，兩個維特利接頭聯合調整后可以補償到±8mm，仍補償不了合攏誤差；長度方向上廠家資料的安裝范圍為3～10 mm，兩個維特利接頭聯合調整后可以補償到3～20 mm的調整量，剛剛可以補償合攏長度誤差。但上述精度均以理論值分析，按照CSQS的標準范圍取值，實際還存在很多狀態僅是滿足CSQS的極限值，極限值一般為標準值2倍，誤差范圍大多超出了維特利的安裝要求。同時，還要考慮到在初步安裝時應盡量不采取維特利的極限允許偏差值，從而降低由于安裝偏差減弱維特利的密封性能的風險，避免泄漏隱患及保修爭議問題。目前壓載艙人孔無法通過DN900的管子，所以在正常的建造精度情況下，合攏管如果采用維特利連接且不出艙二次處理是無法實施的。

4" " 合攏管型式選擇

根據上述分析及實際現場施工條件，應該利用大口徑管的內孔空間較寬松的優勢，采用合攏管對接焊；相比套管角焊，對接焊可以實施全焊透，保證管子連接質量?，F場焊接存在壓力試驗問題，需對焊縫質量進行壓力檢驗，焊后的合攏管連接多個管路或系統，試驗的工作量較大。此外還有如下原因：

1）本廠有對接焊施工方面的經驗；

2）管子對接焊屬于船檢社要求的連接方式范圍；

3）大口徑管子可以解決管子內部涂層補涂問題，施工人員可以對管子內壁打磨清潔，保證涂層質量，涂層處理方式可以參照壓載艙合攏縫位置的處理方式。

5" " "不同型式的合攏管設計方案

5.1" "主壓載管

主壓載管指兩舷各2路的DN900壓載管，某段管路圖，參見圖5。

合攏管采用對接焊方式，每個合攏縫包括兩道焊縫，分段與分段之間合攏的管子內部進行清潔和涂裝時，由管子端部進入；船塢內總段搭載后，如果艏艉兩端無法通過，例如圖5中由E點到C點時，有閥門阻擋，需要提前考慮在管路中設置二次裝拆管段，該管段不應有支管，如圖5中B位置；為方便調整安裝，合攏管、二次裝拆管和閥門的上方適當位置提前預裝起重眼板；管子在分段預裝時，從合攏縫處自由端開始定位安裝（后面型式均按此方法），管子對中參考軸線校中的平軸直尺法，穿艙件在圓周方向的定位根據兩自由端定位尺寸定位，穿艙件采用保護套管型式。合攏管長度按（理論長度+20 mm）取值，因為避免不了現場要采用氣割開坡口，所以合攏管需要留有余量。

合攏誤差由合攏管調整消除，參見圖6。

5.2" "海底管

海底管主要指位于壓載艙里的管段，管子通徑為DN1200，參見圖7。海底管安裝可參照主壓載管，但不必考慮預留二次裝拆管段，合攏管長度應大于管子直徑。

5.3" "壓載支管

壓載支管主要指DN500和DN300的壓載支管路，現場比較難安裝，參見圖8。

該類型合攏管內部空間有限，不適合人員進去施工，所以焊縫距端部需盡量短，方便打磨補涂，端部需要安裝可拆接頭，即維特利接頭。

該類型管子水平偏差可以通過微調維特利接頭角度進行補償，維特利極限角位移為0.69°，3 m長度內調整0.2°，端面偏移量可達1 mm。垂直方向上的偏差已被管子支架卡死，彎管型式合攏管留兩道焊縫調整，直管段要預留調整余量。通過調整彎頭安裝角度及直管段長度，可以將偏差10 mm調小至2 mm。該規格下的直管型式合攏管，最好也做成兩道合攏縫型式，類似增加了標準可拆接頭，參見圖9。

5.4" "小口徑的海水管

小口徑的海水管系統，合攏管重量較輕，合攏管接頭盡量做成可拆形式，現場研裝后應出艙進行表面處理，主要是冷卻水、消防、壓載、艙底水系統。如果位于不允許有可拆接頭的限制處所，采用加厚管焊接，無需出艙進行表面處理。

5.5" "大口徑透氣管

大口徑透氣管指DN250～DN600的管路，該類型管路清潔度要求不高，管子壓力較低，管子壁厚較厚，耐腐蝕性可以補償鍍鋅的部分破壞，故采用對接焊方式連接，內部無需進行補涂，參見圖10。

5.6" "小口徑透氣、測深、放泄管

DN200以下的透氣、測深和放泄、疏排水管路，合攏管不留余量，采用連接套筒的方式。安裝前，兩端連接套筒均松套在管子上或作為外場件配托盤。焊接方式可參照ABS規范的要求，參見圖11。

6" " 合攏管的安裝步驟

6.1" "管道預制與組對

在車間內對管道進行預制加工，包括切割、坡口制備、除銹防腐等工序。預制過程中應嚴格控制加工精度和質量標準，確保管道尺寸準確、表面光滑無缺陷。在切割、彎曲和焊接等工序中，應遵循相關標準和規范進行操作，以減少加工誤差和變形，根據焊接的收縮變形，可以適當的增加焊接補償量，最大限度的減小徑向變形和尺寸超差。預制完成后，將管道運輸至現場進行組對和校正。在管道組隊安裝過程中，應合理布置支架、吊架或組對胎架，以確保管道在軸向方向上得到穩定的支撐，防止管道因自重或外力作用而發生軸向變形。組對時應使用專用工具和設備進行精確測量和調整，確保管道對接間隙和角度符合設計要求。

6.2" "吊裝與定位

使用起重設備將管道吊起并運輸至安裝位置進行預埋。吊裝過程中應控制吊裝速度和角度，避免管道與周圍設施發生碰撞。進行船體分段合攏，先水平搭載定位再按照對合線搭載定位船體分段，在船體分段搭載定位完成后，將預埋的合攏管按管件朝向安裝在相應的分段管的待合攏端，并在合攏焊接船體分段后固定合攏管[3]。定位時應使用全站儀或激光測距儀等測量儀器進行精確測量和調整，確保管道位置準確無誤。在定位過程中還需考慮海流和潮汐對管道位置的影響，采取相應的固定措施確保管道穩定。

6.3" "焊接與檢測

對管道進行焊接作業時，應選用合適的焊接方法和焊接材料。焊接前應對焊接區域進行預熱和清潔處理，去除油污、銹跡等雜質。焊接過程中應嚴格控制焊接參數和焊接質量，確保焊縫無裂紋、無夾渣等缺陷。焊接完成后進行無損檢測和密封性試驗等質量檢驗工作。無損檢測可采用X射線探傷、超聲波探傷等方法進行；密封性試驗可采用水壓試驗或氣壓試驗等方法進行。通過質量檢驗確保焊接質量符合標準要求后方可進行下一步工作。

6.4" "保溫與防腐

對焊接完成的管道進行保溫和防腐處理。保溫層可采用巖棉、玻璃棉等材料制成，以提高管道的保溫性能。防腐層可采用防腐涂料或防腐膠帶等材料制成，以延長管道的使用壽命。在涂覆防腐層前應對管道表面進行清潔處理去除油污和銹跡等雜質；涂覆過程中應控制涂層厚度和均勻性確保防腐效果良好。

7" " 合攏管的安裝質量控制

7.1" "建立質量控制要求

應按質量控制的要求制定相關的作業指導書、質量控制流程，明確檢驗標準。

7.2" "施工過程控制

首先，對施工過程進行全程監督和控制確保各項施工活動符合質量要求和安全規范；其次，管子焊接質量控制，焊接是合攏管安裝中的關鍵環節，需按照焊接工藝規程進行操作，并進行焊接質量檢測和評定，確保焊縫質量滿足要求；再次，管子安裝精度進行控制，在合攏管安裝過程中，需嚴格控制安裝精度，包括管線的走向、位置、坡度等，確保安裝誤差在允許范圍內；最后，加強施工過程中的監督和管理，及時發現并糾正安裝過程中的問題，確保安裝質量。

7.3" "后期檢驗與調試

管子安裝結束后，首先要進行壓力測試，對安裝好的合攏管進行壓力測試，檢查其承壓能力和密封性能是否符合要求；其次進行泄漏檢測，采用合適的檢測手段對合攏管進行泄漏檢測，確保無泄漏現象發生；最后對管路進行功能測試，整個管路進行系統的功能測試，驗證合攏管在實際運行中的性能和穩定性。

8" " 結語

FPSO合攏管的安裝方案需綜合考慮制造精度控制、設計要求、安裝步驟、施工條件、安裝質量管理等多方面因素，確保安裝過程高效、精準且安全可靠。合理的安裝方案不僅能提升施工效率，還能有效保障合攏管的長期使用性能。本文在充分論證的基礎上，提出不同管徑的合攏管選擇不同類型的安裝方式，提高合攏管的安裝效率和安裝質量，此方法具備較高的可行性和實用性，為類似工程提供了有益的參考和借鑒。在質量控制方面，提出施工過程控制以及后期檢驗與調試的要求，以確保合攏管的安裝質量符合設計要求。未來，隨著FPSO技術的不斷發展，合攏管安裝方案也將持續優化和創新，以適應更加復雜多變的海洋工程需求。

參考文獻

[1]匡倩.船體分段建造工藝精度控制要點分析[J].船舶標準化工程師，2022， 55（3）：59-62.

[2]王天剛，熊元元.Karish FPSO 關鍵結構精度管理研究[J].廣東造船，2023， 42（6）：108-111+66.

[3]喻學浚，張暉，郭旭宏.一種船舶雙層底區域合攏管安裝方法：中國專利：CN202 310 324 572.4[P].2023-3-29.