飽和潛水支持船呼吸氣管清潔度控制

摘" " 要：本文根據我司完成的多艘飽和潛水支持船建造以及海工船加裝飽和潛水系統的經驗總結，系統論述了呼吸氣管從備料預制到船上施工全過程中清潔度的控制要點，并根據呼吸氣管清潔度的技術要求，提出了管路清洗的工藝流程及和檢驗方案，為其他同類工程提供借鑒。

關鍵詞：飽和潛水；呼吸氣管；清潔度；清洗工藝

中圖分類號：U671.91 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A

Cleanliness Control of Breathing Pipe Line for Saturation"Diving Support Vessel

ZHUANG Xuesheng，" LONG Ben

（ Yiu-lian Dockyards （Shekou） Limited，" Shenzhen 518054 ）

Abstract： According to the experience summary of the saturation diving system equipped and completed for some saturation diving support ships and marine engineering ships built in Yiu-lian Dockyards， this paper systematically elaborates the control points of breathing pipe line cleanliness during the whole process from material preparation amp; prefabrication to fabrication aboard the ship， and technical requirements of cleanness of breathing pipe line after installation， and puts forward the cleaning procedure of pipeline and inspecting procedure. It can provide experience reference for the similar projects of other shipyards.

Key words： saturation diving; breathing pipe line; cleanliness; cleaning procedure

1" " "前言

飽和潛水是一種在大水深條件下，開展長時間作業的潛水方式， 被廣泛應用于50～300 m水深范圍內海底管線與電纜的鋪設、檢測與維修、海管除蠟、海管懸跨段治理、安裝立管、膨脹彎、電纜護管、FPSO單點系泊系統等常規海洋工程中。

飽和潛水支持船的呼吸氣管路是潛水系統的重要組成部分，承擔著潛水氣體的傳輸、分配、回收等功能。安裝和維護潛水員生命支持系統的一個重要指標是確保系統清潔，其清潔度直接關系到潛水員的生命安全，對于呼吸氣體和富氧氣體的管路，即使少量污染物也可能對潛水員生命健康造成傷害，同時增加了富氧管路中著火和靈敏儀器損壞的風險。

挪威船級社潛水系統海工標準DNVGL-OS-E402對富氧管路系統清潔度等級的最低要求為ASTM G93-2003 B級，非揮發殘留物也就是物質中的液體或固體不能蒸發或升華變為氣體排出的部分小于33 mg/m2 。

以一艘裝備雙潛水鐘24名潛水員潛水系統的飽和潛水支持船為例，其呼吸氣管總長度達到5 000 m，在船舶建造過程中會產生各種污染物，在船廠施工生產區要達到在潔凈室才能達到的清潔度標準是不可能的。為此，要滿足潛水呼吸氣管路清潔度要求，就必須采取一切預防措施防止系統污染，研究制定行之有效、可靠安全的管路施工及清洗方案，對潛水系統清潔度控制及系統交付具有重要意義。

2" " "呼吸氣管系簡述

2.1" "系統功能

飽和潛水活動的潛水氣體主要有氧氣、氮氣和氦氣，根據潛水任務將氧氣和中性氣體按規定比例混合配置后供潛水員呼吸。呼吸氣管系包括以下幾項功能：

1）潛水氣體的儲存與配制：露天甲板設置充氣面板，可將外部氣瓶組的氣體轉入儲氣瓶組，當外部氣瓶組的氣壓不夠時，可以通過潛水空壓機傳輸。儲氣瓶組的氣體可以互相轉移混合，用來配制所需要的氣壓和比例；

2）潛水呼吸氣供給與控制：分配面板可以將氣體輸送至飽和控制臺、潛水控制臺，由兩個控制臺分別供給飽和居住艙和潛水鐘；

3）潛水呼吸氣回收：包括艙室氣體回收和潛水員氣體回收，艙室氣體通過飽和控制臺的閥門流入回收氣包，再通過空壓機轉至儲氣瓶組。潛水員呼吸氣通過頭盔、臍帶纜回收到母船的氣體儲存罐；

4）飽和高壓環境氣體凈化再生：飽和居住艙內的氣體通過外部風機和管路循環，經過二氧化碳吸收筒除去氣體中二氧化碳，再經過冷熱水單元對氣體溫度和相對濕度調節，然后回到飽和居住艙內；

5）潛水呼吸氣分析與校準：采用管路取樣分析的方式，對潛水員的所有活動場所內的氧分壓、二氧化碳分壓進行持續監測。

2.2" "呼吸氣管材料

用于潛水呼吸氣管的材質有兩種：一種為不銹鋼；一種為銅合金。船級社將潛水呼吸氣管認定屬于一級管，并規定了其材質、規格、技術要求等。

用于呼吸氣管系的管材在預制管件之前要進行預清洗。可以將管材放入槽內用超聲波清洗，也可以用過濾的清水沖洗管件內部5分鐘，沖洗后用氮氣吹掃管子內殘留的水分并及時封堵。

呼吸氣管的連接形式為37°擴口接頭連接（見圖1），參考標準ISO 8434-2，接頭材質與管材相同，接頭也需要清洗處理才能用于安裝。

3" " 呼吸氣管系清潔度控制

根據潛水呼吸空氣管施工工序（見圖2），控制每個基本環節影響清潔度的因素，制定相應的措施；分析各個工序和不同施工場所有可能潛在污染物，一般污染物分三類：無機物、有機物、微粒。主要有油脂、潤滑劑、油漆、清潔劑、膠水、棉絨纖維、金屬磨屑或銼屑等；潛在污染物的樣本將送到分析實驗室，以備清洗殘留物檢驗。

1）提供專門的潔凈車間用于呼吸氣管材料存儲、預制加工和管附件預清洗等作業。該車間內，施工人員在每天開始工作前對場地、設備、工具和穿戴的勞保用品進行檢查和徹底清潔；車間配有吸塵器清掃灰塵，每件工具通過用無絨布擦拭，然后檢查布料是否有污染物，發現有污染風險的必須更換；用于富氧系統的工具應相應地標記，并與其他通用工具分開保存。

2）在車間預制加工呼吸氣管階段，在切割下料后去除管口內外毛刺，用氮氣吹掃管道內所有雜質，預制完成后用食品級聚乙烯膜封堵纏繞管口，把制作好的管件貼好管號標簽。

3）在船上安裝呼吸氣管階段，不可能達到在潔凈車間所能達到的清潔度和控制水平，所以應特別注意工作環境，周圍不能有任何可能造成污染的活動，如噴漆、焊接、打磨、使用溶劑或膠水等作業。

以某飽和潛水支持船為例，潛水區域艙室主要分布在船舯的多層甲板（見圖3）：儲氣瓶組、分配面板、呼吸氣體空壓機等設備，布置在艙頂甲板的潛水機械設備間；飽和居住艙、飽和控制臺，布置在二層甲板的飽和潛水間；臍帶纜絞車、潛水控制臺，布置在主甲板的潛水鐘收放間；95%的呼吸氣管分布在這三層甲板，剩余5%分布在其他層甲板及室外露天區域。為了給呼吸空氣管安裝提供相對清潔的環境，避免交叉作業，從下到上依次完整性交付各層甲板供呼吸氣管安裝施工。

每層甲板交付前，所有設備安裝、艙室舾裝及涂裝等工程已經完成，潛水呼吸氣管的支架和穿艙件也焊接完成，區域內不再有熱工作業，并對艙室進行徹底清潔；在該區域的進出口用門簾做防護隔絕船體其他區域的灰塵；使用干凈的風源對施工區域通風，保持正氣壓。

布置專用管框和工具柜存放管件和接頭，并保持清潔整齊。從封口袋中取出接頭后及時密封，隨時檢查管口的封堵情況，只有在連接管接頭時才能拆開管件管口的聚乙烯薄膜。施工人員要注意自身清潔，避免油、潤滑劑和其污染物通過手、手套接觸進入管路系統。

4" " 清洗工藝

潛水呼吸氣管清洗是確保清潔度和純度質量的關鍵工序。為此，專門的現場串洗裝置要求水柜、泵組、濾器、濾芯、閥門、管線、接頭、儀器、儀表、加熱器等與管路串洗液接觸的部件，均采用不銹鋼304或316等材質，以保證串洗后被串洗系統管線的質量；一般串洗裝置配有2臺多級離心泵，額定工作壓力3.3 bar，流量5.8 m3/h，產生不小于3 m/s的流速，可分別串洗清潔液和淡水；清潔液回流和碼頭淡水入口設置多級過濾濾芯，最終清潔液經1μm濾芯過濾，淡水經0.1μm濾芯過濾。

管路清洗裝置原理圖，如圖4所示。

4.1" " 管接頭清洗

管接頭首先要經過一系列預清洗步驟：用氮氣吹過每個部件，以清除松散的顆粒灰塵；如果有肉眼可見的污染，使用機械方法，用刷子或布刷洗、刮擦、擦拭零件去除污染物。

使用超聲波清洗器清洗，將配比好的清潔液注入超聲波池內，加熱到50℃，將要清洗的接頭浸泡在溶液中，用超聲波清洗大約30分鐘；取出接頭并將其懸浮大約10分鐘，讓多余的溶液從接頭中流出，再用過濾的淡水注入清洗池內，用超聲波清洗約30分鐘；從超聲波池中取出每個接頭，用干燥的氮氣完全吹干，所有清洗和干燥過的接頭存放在干凈透明的聚乙烯封口袋中備用，貼上“已清洗”標簽。

4.2" "管路清洗

1）管子在船上安裝試壓完成后，用串洗機進行脫脂酸洗：用軟管將同規格的管線與串洗機連接成閉式循環回路，清洗回路不宜過長；按照清潔劑說明書配比好清潔溶液，注入清洗裝置的清洗劑箱，用取樣瓶取清潔液的參考樣品，目視檢查和測試pH值。當清潔液加熱到50 ℃后啟動串洗機開始串洗并計時，串洗60分鐘以上。在串洗過程中監控濾芯、清潔液顏色變化，濾芯變黃則要停止串洗，更換濾芯后繼續串洗；在回水端監測清潔液的PH值，若PH值變大則需要重新配比。串洗時間達到60分鐘后，在串洗管路回水口取樣，與之前的取樣的清潔液比較，記錄pH值，使用明亮的白色光源檢查流體中是否有油光或渾濁，如看不到顆粒是可以接受的；樣品瓶搖晃15 s，如果氣泡持續5分鐘，則可能存在碳氫化合物；檢查合格后可以進行淡水沖洗，若不合格則需要增加串洗時長。

2）連接淡水沖洗工裝，碼頭淡水源經過濾由串洗機泵出，對管道沖洗，清除任何剩余的清潔溶液。監控沖洗過程，直到確定排出的清水pH值介于6.9和7.2之間，從而確保沒有清潔液殘留，淡水沖洗時間不少于30分鐘。

3）拆除軟管工裝，用過濾后的氮氣吹通管線，吹出殘留的水分。氮氣壓力調節到0.5 bar左右，保持至少10分鐘直到所有管道內壁干燥，用干凈的白色紙巾監控管末端吹出的氮氣，直到沒有明顯的水分。

4）管路干燥試驗結果確認合格后，斷開串接管路的高壓軟管，用潔凈的密封塞保護好已清潔干燥后的氣體管路兩端以避免二次污染，將已清潔干燥過的氣體管路做好標識，并盡快回裝連接至各設備；重復以上清潔及干燥步驟，直至所有潛水氣體管路清潔、干燥完畢。

4.3" "檢驗

在清潔之后要檢查呼吸氣管清洗效果，這是清潔的關鍵步驟，以確保滿足最低清潔度要求。檢驗方法可分為定性和定量兩類，可通過以下方式進行檢查：

1）在明亮白光下進行視覺檢查：任何可見的污染物都會認定為清洗不合格，將被重新處理。因為有些污染物如油脂會發出熒光，它們在白光中不一定可以探測到，應使用紫外線燈，藍白色的光芒將表明碳氫化合物薄膜的存在，如果觀察到任何污染，則必須重新清潔該管路；

2）擦拭檢查：使用干凈的白紙、軟化水或全氯乙烯潤濕的白色無絨布輕輕擦拭看不見的區域表面，然后在白光或紫外光下檢查布料，任何變色或微粒的存在都表示清潔不成功；

3）打棉彈檢查：使用氮氣作為打棉彈氣體，用干凈的塑料袋接住棉彈并密封，貼上標簽以備檢測；棉彈應該立即在白光或紫外線下檢查，任何變色或存在微粒，將被認為需要重新清洗；

4）在實驗室檢測非揮發性殘留物 （NVR）和顆粒計數：安裝一段樣品管連入串洗管路，清洗完成后將樣品管密封包裝送至實驗室，將清洗后的樣品管引入純凈水二次沖洗以提取和量化管內壁的污染物水平進行分析；使用已知孔隙率的特殊膜過濾器過濾該已知樣品尺寸，并將該液體加熱直至蒸發，蒸發后剩余的殘留物使用精密天平稱重，以檢測和量化總污染；此外，在高倍顯微鏡下對膜過濾器進行分析，通過尺寸量化顆粒，然后將兩個測試結果與ASTM G93規范進行比較，以確保合規性。

一旦管路系統清洗和檢查完成，管路上要有明確的標簽標注“已清潔”，并應包括以下信息：系統管路代碼、清潔日期、施工人員和簽名；所有系統和部件的清洗必須做好報檢記錄和存檔，以便追索跟蹤。

5" " 結束語

我們從人員、機器、材料、方法、環境、檢測六個方面考慮，制定了標準化的作業程序，確保了建造質量，降低了生產成本，提高了生產效率。在生產實踐中，僅僅依靠設備和設施不能保證質量達標，只有結合嚴格的管控流程才能確保所需的清潔度。我司已完成多艘飽和潛水支持船建造及工程船加裝飽和潛水系統的工程，所有清洗后的管路樣品送實驗室化驗均滿足設計要求。

參考文獻

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