海底管道清管测径板变形风险评估及实施对策
时间：2023-06-12 14:15:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李友行* 郑松贤 李 斌 柳 斌 兰学杰
（海洋石油工程股份有限公司）
清管测径是新铺海底管道在投产准备工作中的一个重要环节，也是在役海管完整性管理工作中的重要步骤，不仅可以清除海管内的各种杂物，还可以通过观察测径板的状态来判断海管是否存在弯曲或者损坏等情况[1]。
在清管测径作业时，通常会出现测径板变形等情况，因所受影响因素较多，导致无法准确判断海管的实际状态。因此，在清管测径前需要对相关影响因素进行分析和风险评估，并制定应对措施，提高清管测径的合格率。
海管测径作业通常是发射加装铝制测径板的测径清管器，检测管道内壁是否发生变形。测经清管器的主要组成结构包括支撑架、密封皮碗、支撑板、测径板。其中，测径板为一定尺寸规格的圆形铝板，将外边缘12等分。测径清管器在管道中运行，经过管道变形位置时，由于海管内径变小，铝制测径板与管道内壁发生碰撞，导致测径板变形。清管器到达收球筒后取出，通过分析测径板的变形与损伤情况判断管道是否存在失圆、皱痕、凹坑或其他变形情况[2]。
清管测径作业涉及水上生产系统和水下海底管道，流程复杂，测径板发生变形的风险较高，为了提高清管测径一次合格率，需要系统地开展风险管理及过程控制。
1.1 风险辨识
结合海底管道清管测径施工工艺，从“人员、设备、材料、方法、环境”5个方面对施工过程进行分析，对可能导致测径板变形的风险因素进行辨识，见表1。
表1 测径板变形风险辨识清单
1.2 风险分析
对测径板变形风险辨识清单上的各种风险进行分析。
（1） 海管焊接质量存在缺陷
在焊接过程中，如果电压过低或焊接温度过高，液体金属凝固较慢，则会在自重作用下形成焊瘤。直板测径清管器在海管中运行时，测径板碰到焊瘤，导致某个方向的测径铝板出现变形，如图1所示。
图1 由于焊瘤影响测径板变形图
（2） 海管内存在杂物
海管铺设作业通常包括平管铺设、立管安装和膨胀弯安装3个阶段。在海管铺设过程中，由于施工人员作业不规范或风险意识不强，施工过程中会在海管内掉落杂物。在立管和水下膨胀弯安装过程中，施工人员在水面以下作业，由于作业条件限制，可能出现在海管内遗落螺栓或螺母等情况。测径清管器在海管中运行时，测径板撞击到杂物，导致测径板局部变形，严重情况下甚至造成卡堵，如图2所示。
图2 海管杂物影响测径板变形图
（3） 测径板尺寸不正确
通常海管清管测径规格书和相关规范要求测径板尺寸为海管最小内径的97%。但是针对小管径的海管，还需要考虑制造公差、椭圆度等因素，否则会造成测径板直径偏大，海管清管测径时测径板与海管内壁摩擦增大，导致测径板整体变形[3]。
同时，如果清管器设备自身质量过重，皮碗极易局部严重磨损，设备重心下移，导致测径板中心也下移，下部容易受到刮蹭或撞击损坏。
（4） 清管器运行速度过快、压力过大
清管器运动速度越大，在经过弯头时产生的离心力越大，当离心力超过清管器前支撑板的屈服极限时，前支撑板发生变形，测径板就会与弯头侧内壁相撞。因此，当测径清管器以过快速度通过弯头时，容易出现因撞击造成的测径板变形，尤其在经过大角度弯管时，测径板容易受到损伤，从而导致测径检验不合格[4]。
（5） 清管测径流程影响
利用海上生产平台固定式收发球筒进行清管测径时，球筒上安装过球指示器，如果过球指示器伸入球筒内部太长，会对测径板造成损伤。收发球筒前的球阀如果没有完全打开，清管球撞击阀芯也会对测径板造成损伤[5]。
1.3 风险评价
采取专家咨询的方式，组织技术专家、项目管理专家，对清管器测径板变形风险进行评价，得到风险综合评价结果，如表2所示。
表2 风险综合评价结果
通过对测径板变形的影响因素进行分析，从“人、设备、材料、方法、环境”5个方面进行风险控制，制定实施对策。
2.1 人员管理
控制施工人员作业行为是提高海管清管测径合格率的重要措施。施工人员应熟练掌握设备操作规程，避免操作失误对清管测径工作造成不良影响。
海管施工前应制定严格的工作制度，施工人员应加强施工规范的学习，做好施工期间的管内杂物清理工作，施工前后清点携带的工具，避免将施工工具遗忘在管道中。在安装膨胀弯或立管时，应注重施工细节，防止在海管内掉落杂物。
2.2 设备管理
海管清管测径前，合理选择施工设备。
针对不同尺寸海管，控制清管设备的流量和压力，使用海水作为介质推动测径清管器运行时，控制清管器运行速度为0.5～1 m/s，避免因速度过快造成测径板损伤。
采用压缩空气作为推动介质时，控制空压机输气量和压力，并对清管器运行速度进行计算，调节收球筒放空阀开启程度，确保清管测径器的运行速度在预定的范围内。
2.3 材料管理
施工人员要加强材料检查工作，确保清管器质量。采购测径清管器时应加强对技术要求书的审核，验收时认真对照清管测径作业指导书、材料设备技术规格书，确保选用的清管器满足最小曲率半径要求。
在选择测径清管器时尽量选择双向直板清管器，清管器整体采用轻便型骨架，既能有效减轻设备自身质量，减小清管器运行时皮碗与海管内壁之间的摩擦阻力，同时也具有较好的支撑性，确保测径板始终与管道同心。测径板安装在双向直板清管器尾端第一块密封盘的前面，测径板与密封盘之间安装垫圈以增加测径板回弯的空间。
2.4 工艺管理
在分段高差比较大、弯头比较多的情况下，为避免清管器过弯头时瞬时高速运行，减少清管器与海管内壁的剧烈摩擦碰撞，一般通过控制末端阀门建立适当的背压，降低清管器的瞬时冲击速度，减少对测径板产生不必要的损伤。
在清管器运行过程中，要注意观察管道压力与瞬时流量的曲线关系。在瞬时流量稳定不变的情况下，压力陡然增加到高点，达到测径板塑性变形所需的压力，说明清管器在管道运行过程中测径板发生变形。如果流量和压力相对稳定，流量变大，压力随之变大，说明测径板状态良好。
采用平台上固定式收发球筒进行清管测径时，需调整好过球指示器伸入收球筒内的长度，在确保过球指示器能够正常工作的前提下，减少对测径板的损伤。清管测径前对球阀的开度进行仔细检查，确保球阀处于全通径的状态。
2.5 环境管理
海管清管测径工作受环境影响因素较大，为防止施工环境给清管测径工作造成不利影响，现场施工人员应做好管道的保护工作，避免其他杂物进入海管。在立管安装过程中，应使用临时盲板封堵管口，防止现场施工时向海管内掉落杂物，影响测径效果。
在发射测径清管器之前，被检测海管应首先发射常规清管器对管道进行清理，把遗留在管道内的淤泥、铁锈、焊渣等杂质清除完全，保证管道内清洁。
在带测径板的清管器装入发球筒和取出收球筒的过程中，注意观察周围环境，避免损伤测径板。
本文采用风险评价法对海管清管测径板变形的影响因素进行分析，结合项目工作经验，从人员、设备、材料、工艺、环境方面提出实施对策。通过风险评价分析，能够发现清管测径过程中存在的问题，得到较为客观可行的应对措施，对提高海管清管测径合格率具有很强的指导意义。
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