FPSO CDM & CDS改裝中儀表tubing管的應(yīng)用

王奕凡　譚涼　李杰鋒　張鵬

摘 要：基于在FPSO CDM &CDS 儀表專業(yè)設(shè)計(jì)中所使用的tubing管，介紹了這兩艘FPSO改裝中儀表專業(yè)tubing管的選擇和應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：FPSO；tubing管；應(yīng)用與選擇

中圖分類號(hào)：U671.91+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces the selection and application of instrument tubing for the conversion projects of FPSO CDM & CDS.

Keywords： FPSO； Instrument tubing； Application and selection

1 前言

FPSO CDM & CDS是由中船澄西（廣州）承接的兩艘由VLCC改裝為FPSO大型工程項(xiàng)目的姐妹船，項(xiàng)目涉及全船電氣儀表系統(tǒng)改造、上建新造、多點(diǎn)系泊系統(tǒng)改裝、接油平臺(tái)改裝等內(nèi)容。

儀表專業(yè)在這兩個(gè)FPSO的改裝項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)儀表在工藝管道上的安裝，電控液壓系統(tǒng)，電控氣動(dòng)系統(tǒng)等設(shè)計(jì)中大量使用tubing管來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的完整性以及滿足相關(guān)的控制與檢測(cè)的要求。tubing管主要應(yīng)用于貨油系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、HVAC、氣動(dòng)閥門、空艙測(cè)量與吃水系統(tǒng)、二氧化碳系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表等。在整個(gè)改裝項(xiàng)目上，儀表專業(yè)各類型號(hào)、規(guī)格的tubing管設(shè)計(jì)和安裝總量約為32 000 m/船。

本文基于這兩個(gè)改裝項(xiàng)目中所使用的tubing管，對(duì)改裝項(xiàng)目中主要的各個(gè)系統(tǒng)所使用tubing的設(shè)計(jì)、選擇與應(yīng)用進(jìn)行介紹。

2 Tubing管的材料要求及連接方式

應(yīng)用于這兩個(gè)FPSO改裝項(xiàng)目的Tubing管材料選擇不銹鋼316L材質(zhì)；為滿足tubing管的抗蝕能力和耐壓性，該材質(zhì)不銹鋼中鉬含量最低要求為2.5% ，并要求采用冷拔管和進(jìn)行完全退火處理；為滿足管子施工彎曲時(shí)不易膨脹和爆裂，tubing管的硬度最大不應(yīng)超過(guò)HRB80。

Tubing管之間的連接使用世偉洛克（Swagelok）雙卡套接頭（見圖1），此接頭既方便現(xiàn)場(chǎng)tubing管施工和安裝，又滿足壓力的要求，安裝tubing管時(shí)不需要焊接動(dòng)火；但應(yīng)用與貨油艙、空艙區(qū)域的tubing管連接件，考慮到在這些艙室內(nèi)如果采用卡套形式的接頭，一旦發(fā)生老化發(fā)生泄漏，這些區(qū)域不易更換和維修，因此采用焊接形式的接頭（見圖2）作為tubing之間的連接。穿入貨油艙、壓載艙、空艙或水密艙壁的tubing管采用長(zhǎng)度為100 mm的ASTM 105鍛鋼穿艙件（見圖3）達(dá)到水密性和防火等級(jí)等要求。

圖3 穿艙件典型安裝圖

Tubing管的材料等級(jí)采用下列三種：（1）30T01等級(jí)，不銹鋼316L –3.000 psi （207 bar）；（2）60T01等級(jí)，不銹鋼316L –6.000 psi （413 bar）；（3）99T03等級(jí)，不銹鋼316L – 10.000 psi （690 bar）。各個(gè)壓力等級(jí)常見規(guī)格tubing的外徑和壁厚要求見表1、表2、表3描述。

3 Tubing管在FPSO上各系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 Tubing管在液壓閥門遙控系統(tǒng)的應(yīng)用

液壓閥門遙控包括全船壓載系統(tǒng)、貨油系統(tǒng)和卸油速閉閥共165個(gè)由電磁閥控制的液壓閥門。在生活區(qū)前部設(shè)置HPU房提供液壓動(dòng)力，控制閥門的電磁閥集中安裝于7個(gè)電磁閥箱里面，主甲板區(qū)域布置5個(gè)電磁閥控制箱，泵艙區(qū)域布置2個(gè)電磁閥箱，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最高壓力為210 bar，閥控箱與被控液壓閥門上的接口均為美標(biāo)1/2”。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力要求和設(shè)備參數(shù)，選擇表2等級(jí)為60TO1的1/2”tubing管作為電磁閥控制箱到各個(gè)閥門之間的控制連接。

3.2 Tubing管在二氧化碳控制系統(tǒng)的應(yīng)用

二氧化碳系統(tǒng)覆蓋保護(hù)了該船7個(gè)艙室，在受覆蓋保護(hù)艙室的進(jìn)門口處和二氧化碳房間共設(shè)置14個(gè)二氧化碳釋放箱可進(jìn)行本地與遠(yuǎn)程的控制。7個(gè)延時(shí)釋放氣瓶保證每個(gè)艙室在收到二氧化碳釋放指令后延時(shí)一段時(shí)間再打開二氧化碳主空氣瓶釋放氣體；每個(gè)受保護(hù)艙室的房間以及各個(gè)進(jìn)出口安裝釋放汽笛；二氧化碳輔助空氣瓶給二氧化碳控制回路提供打開主氣瓶以及釋放報(bào)警汽笛氣源。二氧化碳系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)壓力為70 bar，原則上可以采用表1等級(jí)為30T01的tubing管，考慮二氧化碳系統(tǒng)屬于保護(hù)船舶的重要性系統(tǒng)，在實(shí)際的材料選擇時(shí)，采用等級(jí)更高一級(jí)的60T01代替；另外各個(gè)設(shè)備的連接接口均為3/8”，因此連接二氧化碳控制回路上釋放箱、延時(shí)氣瓶、汽笛等采用3/8”X0.065W.T.規(guī)格的tubing管連接。連接tubing管的液壓閥控箱、控制空氣瓶和延時(shí)器見圖4和圖5。

3.3 Tubing管在氣動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

各氣動(dòng)系統(tǒng)的控制空氣源由氣源分配器（ADM： air distribution manifold）提供，在全船各個(gè)區(qū)域共布置22個(gè)氣源分配器為各個(gè)服務(wù)設(shè)備提供氣源。其中，包括67個(gè)電磁閥控制的工藝管道的氣動(dòng)閥門，暖通系統(tǒng)（HVAC）21個(gè)電磁閥控制的氣動(dòng)防火風(fēng)閘共50個(gè)，消防系統(tǒng)泡沫與消防水控制噴淋閥箱17個(gè)以及部分通導(dǎo)設(shè)備如飛機(jī)平臺(tái)波浪雷達(dá)（WAVE RADAR），首尾阿斯密斯天線（ARTEMIS ANTENNA），輸油平臺(tái)攝像頭的增壓?jiǎn)卧??？紤]氣動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象比較雜、類型多，各個(gè)服務(wù)對(duì)象要求的設(shè)計(jì)壓力均不同，并且服務(wù)對(duì)象中的設(shè)計(jì)壓力均小于表2等級(jí)為60TO1，各個(gè)服務(wù)對(duì)象的接口規(guī)格為1/2”。因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)中從氣源分配器（ADM）到各個(gè)服務(wù)對(duì)象之間統(tǒng)一選擇1/2”規(guī)格，等級(jí)為60T01的tubing管。

3.4 Tubing管在空艙測(cè)量與吃水系統(tǒng)的應(yīng)用endprint

原船10個(gè)邊壓載艙改裝后功能轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)邊空艙和2個(gè)壓載艙，保留原船首尾中四點(diǎn)吃水，對(duì)于這些艙室和吃水系統(tǒng)采用氣泡式測(cè)量液位和吃水，3套氣泡式測(cè)量控制箱布置于生活區(qū)域上甲板ENIF房?jī)?nèi)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)艙室液位測(cè)量傳感器的參比點(diǎn)最大壓力為0.5 bar，測(cè)量點(diǎn)傳感器最大的壓力為4.0 bar，吃水測(cè)量點(diǎn)傳感器壓力為4.0 bar。根據(jù)系統(tǒng)的壓力設(shè)計(jì)要求，從ENIF房氣泡式控制箱到各個(gè)艙室，吃水點(diǎn)的單向閥之間的氣泡管選擇等級(jí)為30T01的tubing管。但考慮盡量減少不同規(guī)格tubing在同一項(xiàng)目上使用方便現(xiàn)場(chǎng)施工，與船方溝通后選擇比30T01高一等級(jí)為60T01， 1/2”tubing代替。ADM與氣動(dòng)系統(tǒng)連接的tubing管見圖6，空艙與吃水測(cè)量系統(tǒng)tubing管見圖7。

3.5 Tubing管在工藝管道上的儀表應(yīng)用

安裝于工藝管道的各類儀表，如壓力表、壓力、液位變送器等與工藝管道的取樣口法蘭面之間采用1/2”tubing管連接。采用1 /4”tubing管作為儀表上的泄放管。Tubing管根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的壓力要求選擇滿足要求的壓力等級(jí)。

4 特殊材料的tubing管在FPSO 的應(yīng)用

在這兩個(gè)FPSO改裝項(xiàng)目上，一些特殊材質(zhì)的tubing管被應(yīng)用在一些有特殊要求的系統(tǒng)。例如：在消防系統(tǒng)，由于泡沫水和消防水腐蝕性的特點(diǎn)，從噴淋閥箱到噴淋閥頭的控制tubing管應(yīng)用對(duì)氫氟酸和堿性液體，海水等有耐蝕性能的合金材料蒙乃爾（MONEL）400的tubing管連接；安裝與海水系統(tǒng)上的變送器、壓力表，考慮海水中氯離子對(duì)不銹鋼點(diǎn)腐蝕，相關(guān)儀表與工藝管道連接的tubing管應(yīng)具有抗點(diǎn)腐蝕性能的雙向不銹鋼tubing管（DUPLEX SS）。

5 Tubing管在FPSO安裝應(yīng)用中的改進(jìn)

在FPSO CDM & CDS 改裝項(xiàng)目的tubing管設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中，以下兩個(gè)方面的問(wèn)題需要改進(jìn)：第一，由于tubing管徑小，部分tubing雖然滿足避開通道要求，但是布置在人容易到達(dá)的地方容易被踩踏彎曲變形，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮tubing管在這些地方改變安裝支架的形式，加裝保護(hù)蓋板或者盡量避開在這些位置上的布置。第二，對(duì)于多層敷設(shè)安裝（3層及以上）的tubing管，管子層與層之間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)管徑的大小保持足夠的距離，每層的接口排列應(yīng)整齊，層與層的接口應(yīng)錯(cuò)開，避免重疊，以便后期拆檢和維修。

參考文獻(xiàn)

[1] HI39621-PESDPIPG999039 FPSO TUBING SPECIFICATION

[2] HI39621-PESDELPG449010 FPSO E&I INSTALLATION SEPCIFICATION

[3] Swagelok Product E-catalog 2012-2013endprint