FPSO合攏管安裝方案及質(zhì)量控制研究

摘" " 要：浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置（FPSO）合攏管作為管路連接的關(guān)鍵部件，其安裝質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)FPSO系統(tǒng)的穩(wěn)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(shè)計(jì)方案、安裝步驟、質(zhì)量控制等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)分析，為FPSO合攏管的安裝提供一套科學(xué)、合理且高效的實(shí)施方案，可為類似工程提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：FPSO；合攏管；安裝方案；質(zhì)量控制；維特利接頭

中圖分類號(hào)：U663.2" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)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?qū)δ茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L(zhǎng)，海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)日益受到重視。FPSO作為深海及遠(yuǎn)海油氣田開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵設(shè)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(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。因此，對(duì)FPSO合攏管安裝方案進(jìn)行深入研究，對(duì)于提升FPSO整體性能、保障海洋油氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的順利進(jìn)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(shè)備安裝時(shí)，管子與管子或設(shè)備、閥門與管子的合攏連接，通常由高強(qiáng)度、耐腐蝕的合金鋼材料制成， 其制作和安裝質(zhì)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(nèi)部介質(zhì)的壓力，還要抵御外部海洋環(huán)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(shè)計(jì)、選材、制造和安裝均需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保其安全性、可靠性和耐久性。

FPSO管系大口徑管子數(shù)量較多，管子體積大、重量重，最大通徑DN1 200，壓載系統(tǒng)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(shí)進(jìn)行二次出艙極為困難。為降低施工困難，同時(shí)保證建造質(zhì)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(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，部分零件需進(jìn)行熱處理、冷加工和焊接，這會(huì)帶來(lái)一定的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀誤差，導(dǎo)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(bǔ)償量），船體結(jié)構(gòu)的建造精度較低，部分區(qū)域允許偏差值達(dá)到50mm，而合攏管在徑向和長(zhǎng)度方向的偏差很難滿足管子合攏管無(wú)余量安裝。分段結(jié)構(gòu)以預(yù)畫(huà)好的定位線基準(zhǔn)裝配，定位線劃線時(shí)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(jì)算。定位點(diǎn)如果沒(méi)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(jiàn)圖1。

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

將上述誤差簡(jiǎn)單累計(jì)，管子徑向存在的誤差達(dá)±10mm，按照現(xiàn)場(chǎng)極限偏差值的情況占40%的實(shí)際概率考慮。

3.2" "分段合攏長(zhǎng)度誤差

船舶在建造過(guò)程中產(chǎn)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(zhǎng)度的原因，而合攏管的長(zhǎng)度取決于實(shí)際分段合攏時(shí)長(zhǎng)度方向誤差值L，該數(shù)值通常為±10 mm，參見(jiàn)圖4。

根據(jù)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(gè)維特利接頭聯(lián)合調(diào)整后可以補(bǔ)償?shù)健?mm，仍補(bǔ)償不了合攏誤差；長(zhǎng)度方向上廠家資料的安裝范圍為3～10 mm，兩個(gè)維特利接頭聯(lián)合調(diào)整后可以補(bǔ)償?shù)?～20 mm的調(diào)整量，剛剛可以補(bǔ)償合攏長(zhǎng)度誤差。但上述精度均以理論值分析，按照CSQS的標(biāo)準(zhǔn)范圍取值，實(shí)際還存在很多狀態(tài)僅是滿足CSQS的極限值，極限值一般為標(biāo)準(zhǔn)值2倍，誤差范圍大多超出了維特利的安裝要求。同時(shí)，還要考慮到在初步安裝時(shí)應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)，避免泄漏隱患及保修爭(zhēng)議問(wèn)題。目前壓載艙人孔無(wú)法通過(guò)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(wú)法實(shí)施的。

4" " 合攏管型式選擇

根據(jù)上述分析及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工條件，應(yīng)該利用大口徑管的內(nèi)孔空間較寬松的優(yōu)勢(shì)，采用合攏管對(duì)接焊；相比套管角焊，對(duì)接焊可以實(shí)施全焊透，保證管子連接質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)焊接存在壓力試驗(yàn)問(wèn)題，需對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行壓力檢驗(yàn)，焊后的合攏管連接多個(gè)管路或系統(tǒng)，試驗(yàn)的工作量較大。此外還有如下原因：

1）本廠有對(duì)接焊施工方面的經(jīng)驗(yàn)；

2）管子對(duì)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(nèi)部涂層補(bǔ)涂問(wèn)題，施工人員可以對(duì)管子內(nèi)壁打磨清潔，保證涂層質(zhì)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(shè)計(jì)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(jiàn)圖5。

合攏管采用對(duì)接焊方式，每個(gè)合攏縫包括兩道焊縫，分段與分段之間合攏的管子內(nèi)部進(jìn)行清潔和涂裝時(shí)，由管子端部進(jìn)入；船塢內(nèi)總段搭載后，如果艏艉兩端無(wú)法通過(guò)，例如圖5中由E點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)，有閥門阻擋，需要提前考慮在管路中設(shè)置二次裝拆管段，該管段不應(yīng)有支管，如圖5中B位置；為方便調(diào)整安裝，合攏管、二次裝拆管和閥門的上方適當(dāng)位置提前預(yù)裝起重眼板；管子在分段預(yù)裝時(shí)，從合攏縫處自由端開(kāi)始定位安裝（后面型式均按此方法），管子對(duì)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(jù)兩自由端定位尺寸定位，穿艙件采用保護(hù)套管型式。合攏管長(zhǎng)度按（理論長(zhǎng)度+20 mm）取值，因?yàn)楸苊獠涣爽F(xiàn)場(chǎng)要采用氣割開(kāi)坡口，所以合攏管需要留有余量。

合攏誤差由合攏管調(diào)整消除，參見(jiàn)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(jiàn)圖7。海底管安裝可參照主壓載管，但不必考慮預(yù)留二次裝拆管段，合攏管長(zhǎng)度應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)比較難安裝，參見(jiàn)圖8。

該類型合攏管內(nèi)部空間有限，不適合人員進(jìn)去施工，所以焊縫距端部需盡量短，方便打磨補(bǔ)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(guò)微調(diào)維特利接頭角度進(jìn)行補(bǔ)償，維特利極限角位移為0.69°，3 m長(zhǎng)度內(nèi)調(diào)整0.2°，端面偏移量可達(dá)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(diào)整，直管段要預(yù)留調(diào)整余量。通過(guò)調(diào)整彎頭安裝角度及直管段長(zhǎng)度，可以將偏差10 mm調(diào)小至2 mm。該規(guī)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(biāo)準(zhǔn)可拆接頭，參見(jiàn)圖9。

5.4" "小口徑的海水管

小口徑的海水管系統(tǒng)，合攏管重量較輕，合攏管接頭盡量做成可拆形式，現(xiàn)場(chǎng)研裝后應(yīng)出艙進(jìn)行表面處理，主要是冷卻水、消防、壓載、艙底水系統(tǒng)。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(wú)需出艙進(jìn)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(bǔ)償鍍鋅的部分破壞，故采用對(duì)接焊方式連接，內(nèi)部無(wú)需進(jìn)行補(bǔ)涂，參見(jiàn)圖10。

5.6" "小口徑透氣、測(cè)深、放泄管

DN200以下的透氣、測(cè)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(chǎng)件配托盤。焊接方式可參照ABS規(guī)范的要求，參見(jiàn)圖11。

6" " 合攏管的安裝步驟

6.1" "管道預(yù)制與組對(duì)

在車間內(nèi)對(duì)管道進(jìn)行預(yù)制加工，包括切割、坡口制備、除銹防腐等工序。預(yù)制過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制加工精度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保管道尺寸準(zhǔn)確、表面光滑無(wú)缺陷。在切割、彎曲和焊接等工序中，應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，以減少加工誤差和變形，根據(jù)焊接的收縮變形，可以適當(dāng)?shù)脑黾雍附友a(bǔ)償量，最大限度的減小徑向變形和尺寸超差。預(yù)制完成后，將管道運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組對(duì)和校正。在管道組隊(duì)安裝過(guò)程中，應(yīng)合理布置支架、吊架或組對(duì)胎架，以確保管道在軸向方向上得到穩(wěn)定的支撐，防止管道因自重或外力作用而發(fā)生軸向變形。組對(duì)時(shí)應(yīng)使用專用工具和設(shè)備進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整，確保管道對(duì)接間隙和角度符合設(shè)計(jì)要求。

6.2" "吊裝與定位

使用起重設(shè)備將管道吊起并運(yùn)輸至安裝位置進(jìn)行預(yù)埋。吊裝過(guò)程中應(yīng)控制吊裝速度和角度，避免管道與周圍設(shè)施發(fā)生碰撞。進(jìn)行船體分段合攏，先水平搭載定位再按照對(duì)合線搭載定位船體分段，在船體分段搭載定位完成后，將預(yù)埋的合攏管按管件朝向安裝在相應(yīng)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(shí)應(yīng)使用全站儀或激光測(cè)距儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整，確保管道位置準(zhǔn)確無(wú)誤。在定位過(guò)程中還需考慮海流和潮汐對(duì)管道位置的影響，采取相應(yīng)的固定措施確保管道穩(wěn)定。

6.3" "焊接與檢測(cè)

對(duì)管道進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)選用合適的焊接方法和焊接材料。焊接前應(yīng)對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱和清潔處理，去除油污、銹跡等雜質(zhì)。焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和焊接質(zhì)量，確保焊縫無(wú)裂紋、無(wú)夾渣等缺陷。焊接完成后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和密封性試驗(yàn)等質(zhì)量檢驗(yàn)工作。無(wú)損檢測(cè)可采用X射線探傷、超聲波探傷等方法進(jìn)行；密封性試驗(yàn)可采用水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)等方法進(jìn)行。通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)確保焊接質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求后方可進(jìn)行下一步工作。

6.4" "保溫與防腐

對(duì)焊接完成的管道進(jìn)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(zhǎng)管道的使用壽命。在涂覆防腐層前應(yīng)對(duì)管道表面進(jìn)行清潔處理去除油污和銹跡等雜質(zhì)；涂覆過(guò)程中應(yīng)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(zhì)量控制

7.1" "建立質(zhì)量控制要求

應(yīng)按質(zhì)量控制的要求制定相關(guān)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、質(zhì)量控制流程，明確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

7.2" "施工過(guò)程控制

首先，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)督和控制確保各項(xiàng)施工活動(dòng)符合質(zhì)量要求和安全規(guī)范；其次，管子焊接質(zhì)量控制，焊接是合攏管安裝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需按照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行操作，并進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)定，確保焊縫質(zhì)量滿足要求；再次，管子安裝精度進(jìn)行控制，在合攏管安裝過(guò)程中，需嚴(yán)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(nèi)；最后，加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)督和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正安裝過(guò)程中的問(wèn)題，確保安裝質(zhì)量。

7.3" "后期檢驗(yàn)與調(diào)試

管子安裝結(jié)束后，首先要進(jìn)行壓力測(cè)試，對(duì)安裝好的合攏管進(jìn)行壓力測(cè)試，檢查其承壓能力和密封性能是否符合要求；其次進(jìn)行泄漏檢測(cè)，采用合適的檢測(cè)手段對(duì)合攏管進(jìn)行泄漏檢測(cè)，確保無(wú)泄漏現(xiàn)象發(fā)生；最后對(duì)管路進(jìn)行功能測(cè)試，整個(gè)管路進(jìn)行系統(tǒng)的功能測(cè)試，驗(yàn)證合攏管在實(shí)際運(yùn)行中的性能和穩(wěn)定性。

8" " 結(jié)語(yǔ)

FPSO合攏管的安裝方案需綜合考慮制造精度控制、設(shè)計(jì)要求、安裝步驟、施工條件、安裝質(zhì)量管理等多方面因素，確保安裝過(guò)程高效、精準(zhǔn)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(zhǎng)期使用性能。本文在充分論證的基礎(chǔ)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(zhì)量，此方法具備較高的可行性和實(shí)用性，為類似工程提供了有益的參考和借鑒。在質(zhì)量控制方面，提出施工過(guò)程控制以及后期檢驗(yàn)與調(diào)試的要求，以確保合攏管的安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。未來(lái)，隨著FPSO技術(shù)的不斷發(fā)展，合攏管安裝方案也將持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新，以適應(yīng)更加復(fù)雜多變的海洋工程需求。

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