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隨著國內企業(yè)國際化的推進，海外管道項目越來越多，對膨脹彎施工的標準規(guī)范要求越來越嚴格。雖然國內膨脹彎安裝技術已經(jīng)非常成熟，但根據(jù)以往項目經(jīng)驗，大部分施工過程對標準規(guī)范執(zhí)行不徹底，從而導致施工質量不合格，存在大量隱患。本研究根據(jù)沙特阿拉伯國家石油公司項目施工標準規(guī)范，詳細介紹了膨脹彎安裝工藝流程。

1工程概述

該項目位于阿拉伯海，沙特阿拉伯國家石油公司的油田區(qū)。根據(jù)業(yè)主要求，需要新建5條海底管道，包括一條登陸管線，管道尺寸包括10in（25cm）、16in（40cm）、24in（60cm）、和36in（90cm）。膨脹彎多達35節(jié)，膨脹彎管道上帶有外防腐水泥涂層，單節(jié)膨脹彎長度最大達62m；膨脹彎需要水下注入處理的海水后安裝，且不允許使用吊機對接法蘭等，施工難度較高。表1為膨脹彎管道基本參數(shù)。

2施工分析

2.1駁船裝船穩(wěn)性計算

為減少海上膨脹彎焊接工作量，非最后一節(jié)膨脹彎的預制工作都集中在陸地碼頭完成，然后通過駁船將膨脹彎運輸?shù)浆F(xiàn)場。與普通整管的海上運輸不同，陸地預制膨脹彎的尺寸和形狀不規(guī)則，使得駁船裝船固定及甲板布置需要根據(jù)駁船尺寸進行設計并進行穩(wěn)性計算，以保證駁船的安全運輸。采用MOSES軟件對單體駁船和駁船裝載結構物建模，進行駁船穩(wěn)定性分析。

2.2淺水動力定位

（DP）模式下潛水作業(yè)分析動力定位船進行潛水作業(yè)時，為防止臍帶纜被推進器絞纏，需要滿足臍帶纜最小安全長度[1]。安全距離主要受潛水作業(yè)水深和潛水吊籠入水點至推進器距離的影響，尤其是在淺水區(qū)域。假定潛水員臍帶纜最小安全距離為Smin，作業(yè)水深為H，潛水吊籠入水點至推進器距離為L，推進器影響范圍半徑為R，則計算公式見式（1）。Smin=H2+L2■-R（1）

2.3膨脹彎吊裝分析

使用SACS軟件進行膨脹彎吊裝分析，交互檢查遵循挪威船級社海洋標準DNV-OS-F101-2020《海底管線系統(tǒng)規(guī)范》[2]。該標準將荷載分為功能、環(huán)境、構造和意外。管道系統(tǒng)的每一部分都是最不利的荷載組合。首先利用軟件建立模型并進行配口計算。

3膨脹彎安裝施工工藝

3.1船舶就位

在完成所有準備工作后，船舶應停留在平臺外500m（安全區(qū)域）處，通知相關平臺并得到允許后，按照批準的就位圖進行就位。就位前潛水監(jiān)督需要考慮現(xiàn)場的天氣及水文條件，船長需要考慮距離平臺安全距離、風速及流向等因素。船舶需要根據(jù)潛水員臍帶纜最小安全距離進行就位，如果無法滿足最小安全距離，可以利用備用潛水支持小船進行潛水作業(yè)。潛水支持小船只能作為備用，工作時間不超過5h。

3.2平管起始封頭拆除

在斷開起始/終止頭之前，潛水員應檢查管道是否有吸力。在確認沒有吸力的情況下，在平管段安裝浮帶和配重塊；對浮帶充氣，將平管提升至距離海床面約0.5m處，拆除封頭上的法蘭保護器并回收。之后分別拆除封頭下半部分螺栓，將平管下沉至海床面，再拆除上半部分螺栓，最后連接吊索具至作業(yè)船吊機，將起始封頭回收至甲板。具體如圖1所示。

3.3最后一節(jié)膨脹彎測量

在平管法蘭一端安裝法蘭測量儀，在對接法蘭上安裝另外一個測量儀，收緊法蘭測量儀鋼絲，確保鋼絲繃緊無松弛。記錄鋼絲的長度、水平角度、垂直角度及偏移量。根據(jù)水下測量結果，對最后一節(jié)膨脹彎實際長度進行調整[2]。數(shù)據(jù)定義如下：L0為鋼絲收到甲板后的長度，mm；L1，L2分別為立管和平管側法蘭測量儀搖桿的長度，mm；α，β分別為立管和平管法蘭的水平角度，°；D1，D2分別為立管和平管法蘭面的厚度，mm；A為測量儀底座擋板到拉桿立柱中心的距離，mm。具體如圖2所示。L的計算公式見式（2）。L=L0+L1+L2-D1(-A)cosα-D2(-A)cosβ[4]（2）根據(jù)經(jīng)驗，結合膨脹彎的長短，L0可以相應地縮短10～20cm。因此，L最終=L-(10~20)cm。

3.4最后一節(jié)膨脹彎預制

根據(jù)計算結果繪制預制圖紙，并根據(jù)圖紙進行精確預制。按照標準規(guī)范對最后一節(jié)焊口進行焊接、檢驗、內外防腐、甲板試壓等。如果最后一節(jié)膨脹彎設計角度與實際角度偏差過大，就需要對彎頭進行切割，以調整角度，操作步驟如圖2所示。

3.5膨脹彎安裝工藝

3.5.1吊裝配扣

需要的潛水工具、浮帶、螺栓、熒光棒、小型信標、牽引繩等輔助工機具附帶到膨脹彎一起吊裝下水；將化學藥劑棒塞入膨脹彎內，使用木法蘭封堵兩端。按照吊裝計算對膨脹彎進行索具配扣，在甲板上進行試驗性起吊，調整倒鏈長度，直至調平。吊裝膨脹彎入水，打開膨脹彎兩側的木法蘭，灌入海水，使化學藥劑棒完全溶解，在對接過程中使膨脹彎管內充滿經(jīng)化學藥劑處理的海水。

3.5.2法蘭對接

潛水員指揮吊機，使用牽引纜繩調整膨脹彎在水下的位置，直到兩個對接法蘭平行且非常接近。斷開吊機與吊裝索具，布置A字架、浮帶、倒鏈等工具，穿螺栓，放墊圈，進行法蘭組對。使用游標卡尺檢查最終間隙，確保間隙均勻[4]。

3.5.3螺栓液壓拉伸

確保法蘭完全配合，將螺栓和螺母擰緊。用扳手調整法蘭的間距，直到兩法蘭間的間距滿足校準要求。按50%或者100%螺栓拉伸程序執(zhí)行，逐漸加力到拉伸值的30%，75%，100%，完成螺栓液壓拉伸。

4結語

國內膨脹彎安裝技術沒有形成一套完整標準體系，經(jīng)常導致施工質量不合格，存在大量隱患。沙特阿拉伯國家石油公司項目中，施工嚴格執(zhí)行標準規(guī)范，并形成一套完整的標準化體系文件，與國內項目膨脹彎安裝相比，有許多獨特之處。

（1）非最后一節(jié)膨脹彎集中在陸地碼頭預制，膨脹彎整體尺寸較大，且形狀不規(guī)則，造成駁船裝船固定困難，需要繪制駁船甲板布置圖并進行駁船穩(wěn)性計算，以確保運輸安全。

（2）淺水動力定位船進行膨脹彎安裝，就位靈活，施工效率高，但需要充分考慮動力定位船推進器對潛水作業(yè)臍帶纜絞纏的風險，并提出用潛水支持小船配合潛水作業(yè)的方法。

（3）膨脹彎設計角度與實際測量角度偏差較大時，可以直接切割彎頭進行角度調整。

（4）將化學藥劑棒提前填充到膨脹彎管內，在膨脹彎安裝過程中，化學藥劑棒完全溶解，使管內充滿經(jīng)化學藥劑處理的海水。

（5）膨脹彎法蘭對接過程中，需要使用浮帶、A字架代替吊機進行水下對接調整。膨脹彎安裝施工的這些特點，在國內項目中非常少見。通過總結該項目中膨脹彎安裝施工的經(jīng)驗，形成一套完整的膨脹彎安裝施工標準流程，為今后膨脹彎安裝項目提供一定的借鑒，進一步提升膨脹彎安裝施工的整體水平。

參考文獻：

[1]徐進,肖曉凌,閆向峰,等.動力定位潛水作業(yè)及安全管理實踐[J].中國造船,2016,57(z1):539-545.

[2]朱紹華,魏行超,劉勃.使用法蘭測量儀進行海底管線膨脹彎測量技術研究與應用[J].中國海上油氣,2008,20(5):342-344.

[3]崔占明,田煒,李月海,等.末節(jié)膨脹彎預制過程的計算與分析[J].石油和化工裝備,2013(6):32-34.

[4]王志偉.海管膨脹彎形式分析及安裝技術研究//中國油氣管道安全運行與儲存創(chuàng)新技術論壇論文集[C].西寧:中國石油學會,2010.

作者:韓旭 劉豐 李睿堯 陳靜 王佳 單位:海洋石油工程股份有限公司