海底管線保護類型課件

海底管線敷設(shè)保護類型1、混凝土涂層保護

3、導(dǎo)流板保護4、柔性材料的保護5、人為埋入法保護6、其他保護方法7、海底管線損害預(yù)防措施四、海底管線敷設(shè)保護類型2、聚合物包層保護8、小結(jié)四、海底管線敷設(shè)保護類型1、混凝土涂層保護在海底管道上施加混凝土涂層,主要是為了：對管道提供負浮力,以保持管道在海底位置穩(wěn)定(故稱加重層)對管道的外防腐層和鋼管提供機械保護,以防止防腐涂層和鋼管在吊裝、運輸、安裝和運行期間被損傷?；炷镣繉舆€能增加管道的熱絕緣度,增加管道對屈曲穩(wěn)定的抵抗能力。四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道混凝土涂層的功能決定了混凝土涂層應(yīng)具備的技術(shù)性能,主要包括幾項技術(shù)要求密度抗壓強度抗彎能力抗沖擊能力界面抗剪強度1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型混凝土加重涂層的密度

在海底危及管道橫向位置穩(wěn)定性的浪、流、水動力,一般是隨管徑的增大而增加的。若采用低密度混凝土涂層,要滿足穩(wěn)定要求,就得增加混凝土涂層厚度。而增加厚度則導(dǎo)致管道外徑加粗,使作用在管道上的水動力隨之增加,這樣又需要更大的水下重量才能保持管道穩(wěn)定。

如此惡性循環(huán),所需混凝土涂層厚度就越來越厚。若采用高密度混凝土涂層,可使涂層厚度減薄,方便施工,也使管道安裝容易。1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型混凝土加重涂層的吸水率混凝土涂層的吸水率,也是影響海底管道水下重量的不容忽視的因素。吸水率越高,增加的水下重量越大,給鋪管施工對海底管道的控制帶來不利。因此在設(shè)計中要對吸水率提出明確的規(guī)定,一般要求重量吸水率小于5%?；炷良又赝繉拥目箟簭姸犬敽５坠艿烙娩伖艽佋O(shè)時,管段在鋪管船甲板上經(jīng)過焊接站連成較長的管道,然后通過張緊器和船尾托管架下水?；炷良又赝繉釉谕ㄟ^張緊器時,局部長度的圓周方向被擠壓,靠此壓力摩擦在管道上形成幾十至上百噸的軸向張力,以抵抗管道水下部分因重力等作用產(chǎn)生的下滑,因此要求混凝土具有較高的抗壓強度。1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型混凝土加重涂層的抗彎能力在灘海地區(qū)采用拖管法鋪設(shè)管道時,在管道下沉、棄管和從海底起吊連管作業(yè)時都有較大的彎曲應(yīng)力,這些都要求加重層混凝土具有較高的抗彎能力。采用S型鋪管船鋪管時,管道從鋪管船下放到海床的形態(tài)可以分為拱彎區(qū)和垂彎區(qū)(如圖所示),這樣的狀態(tài)要求混凝土加重層具有較高的抗彎能力,否則混凝土層會發(fā)生彎曲破壞而脫落,以至于不能起到加重和保護的作用1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型混凝土加重涂層的抗沖擊能力對于后挖溝管道,挖溝設(shè)備也有可能損傷管道?；炷良又赝繉映藶楣艿捞峁┴摳×?還有一個作用就是保護管道在受到外來物體沖擊時不遭到破壞。外部沖擊當海況惡劣時,在鋪管過程中,波浪力交替地使管道升沉,可能與托管架上的滾輪發(fā)生劇烈的撞擊。若鋪管船在波浪中升沉,而且海底是巖石,剛剛著地的管道隨之升沉與海底巖石碰撞也可能引起進一步損傷。海底管道還可能經(jīng)受漁網(wǎng)拖板和投錨沖的作用。1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型混凝土加重涂層的界面抗剪切強度采用鋪管船鋪管時,一般要通過張緊器對管道施加幾十噸的軸向張力。這種軸向張力要經(jīng)過混凝土與防腐蝕涂層或保溫防護層界面的抗剪能力來傳遞?？辜魪姸炔蛔銜r會導(dǎo)致混凝土加重層與聚乙烯套管間滑脫,從而造成嚴重后果。采用拖管法鋪管,在管道下沉、棄管和從海底起吊連管作業(yè)時,也會遇到管道層間的剪切強度問題,特別是在采用底拖法施工時,混凝土加重層與海底之間的摩擦阻力也要靠混凝土加重層與防腐蝕涂層或保溫防護層的界面抗剪能力來傳遞。因此,混凝土加重層與鋼管外防腐蝕涂層或保溫防護層界面之間要有足夠的抗剪強度,以保證鋪設(shè)過程中這兩者之間不發(fā)生滑脫。1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道混凝土加重涂層涂敷技術(shù)目前國內(nèi)外主要有4種不同的混凝土加重涂層涂敷方法:采用拋射原理的噴射沖擊法擠壓纏繞法滑模法離心灌漿法1、混凝土涂層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型2、聚合物包層保護海底管道的結(jié)構(gòu)形式主要取決于其輸送介質(zhì)的特性和其所在服役海域的環(huán)境條件，鋼質(zhì)海底管道的結(jié)構(gòu)形式主要有4種，如圖所示。其中結(jié)構(gòu)型a用于經(jīng)脫水處理而不進行深分餾處理的天然氣富氣，b用于未經(jīng)處理酸性的天然氣富氣復(fù)合管。而c、d為用于原油輸送的保溫管結(jié)構(gòu)型式。四、海底管線敷設(shè)保護類型為了防止海底管道遭受外界環(huán)境的腐蝕，鋼管的外表面采用防腐涂層覆蓋和安裝犧牲陽極的方法對管道進行保護。防腐涂層的選擇主要與環(huán)境條件和輸送介質(zhì)溫度有關(guān)2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道外防腐涂層將鋼管外表面與外部腐蝕環(huán)境隔離開，阻止環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)進入鋼管的鋼質(zhì)外表面，以達到鋼管外表面免遭環(huán)境介質(zhì)引起的腐蝕破壞.外防腐涂敷層與犧牲陽極的關(guān)系2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道外防腐層選擇在20世紀,我國長距離的海底管道防腐涂層均采用煤焦油瓷漆(CTE)加玻璃絲纖維,例如崖城13-1和平湖油氣田海底管道。雖然工程證明這種防腐涂層具有良好的防腐性能，但由于在涂敷過程中產(chǎn)生環(huán)境污染及對操作人員的健康有一定的影響，這種防腐材料已被3層PE或3層PP材料所取代。這種外防腐涂敷層是由直接噴涂在處理后鋼管表面上的熔結(jié)環(huán)氧(FBE)涂層、中間的聚合物膠黏劑和外層聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)涂層組成，被分別稱為3LPE或3LPP防腐涂層。2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道外防腐涂層的主要性能要求是絕緣性能、粘結(jié)性能(附著力)、抗陰極剝離性能、抗機械損傷等指標，且FBE應(yīng)具有良好的阻透氣透水性能。粘結(jié)性是指FBE與處理后鋼質(zhì)表面的附著力，良好的附著力能提高其抗陰極剝離的性能和剪切應(yīng)力傳遞能力。3LPE和3LPP性能要求2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型當防腐涂層完全有效地覆蓋管道鋼質(zhì)表面時陰極保護系統(tǒng)不起作用，只有在防腐涂層本身存在缺陷或在運輸、施工及服役過程中由于漁業(yè)活動等對防腐涂層產(chǎn)生損傷，以及在服役期間由于防腐涂層老化而產(chǎn)生防腐涂層局部剝落而導(dǎo)致鋼管鋼質(zhì)裸露，這時裸露的鋼質(zhì)表面就很容易產(chǎn)生海水腐蝕，此時由犧牲陽極給鋼管裸漏表面通以陰極電流，鋼管金屬表面陽極極化，使其處于陰極狀態(tài)，裸露的鋼管表面電子釋放被抑制，從而達到防止鋼管腐蝕的目的。外防腐涂層與陰極保護的關(guān)系外加電流法和犧牲陽極法統(tǒng)稱陰極保護。對海底管道而言，由于受環(huán)境條件的限制，其陰極保護一般采用犧牲陽極法。2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型海底管道陰極保護設(shè)計參數(shù)主要取決于管道服役所處的環(huán)境條件，如海水海泥的電阻率、陽極電容量、防腐涂層破損系數(shù)、管道設(shè)計壽命等因素。其中管道防腐涂層破損率除去其固有的針孔、露點外，主要與管道的結(jié)構(gòu)型式和施工方法以及服役過程中各種漁業(yè)活動有關(guān)。海底管道陰極保護設(shè)計2、聚合物包層保護四、海底管線敷設(shè)保護類型在管線頂部添加導(dǎo)流板便是一種較為高效的防護措施，其工作原理是當水流經(jīng)過海底管線時，受到導(dǎo)流板的阻擋會改變流向且增強管線附近流體區(qū)域渦動強度，管線兩側(cè)壓差增大，管線底部泥沙沖刷速度加快，同時利用管線的自重和導(dǎo)流板產(chǎn)生的向下驅(qū)動力，將管線逐步嵌入海底泥沙中，最終會將導(dǎo)流板也埋設(shè)到海底。3、導(dǎo)流板保護但導(dǎo)流板在促使管線自埋的同時，增大了管線周圍的沖刷深度和寬度，同時也使管線受力明顯增加，可能會對管線造成更大的威脅。四、海底管線敷設(shè)保護類型4、柔性材料的保護柔性材料防護是指在管線周圍布置一些柔性的附屬品，減緩水流流速，增加管線周圍懸浮泥沙的淤積量，從而對管線進行了保護。目前采用和研究的有仿生態(tài)的人工草、懸浮簾、柔性導(dǎo)流板。四、海底管線敷設(shè)保護類型懸浮簾及人工草防護懸浮簾和“人工草”均由柔性材料制成，其可在水中懸浮，并在水流作用下來回擺動，形成一個阻力圍柵，減緩水流流速，使水流中的泥沙及攜帶的其它微小物質(zhì)透過“人工草”迅速沉積，填充在水底。經(jīng)過一段時間的沉積，便可將管道覆蓋。4、柔性材料的保護四、海底管線敷設(shè)保護類型柔性導(dǎo)流板防護管道兩側(cè)壓力差是導(dǎo)致管道沖刷的主要因素。柔性導(dǎo)流板的安裝能明顯減小管線兩側(cè)的壓差，當其減小至臨界值時，即可防止管線尾流區(qū)的管涌及沖刷。4、柔性材料的保護四、海底管線敷設(shè)保護類型5、人為埋入法保護為防止管線受海床上復(fù)雜的水動力、漁業(yè)等因素的破壞，管線鋪設(shè)中經(jīng)常是把管線埋入海床一定深度。人為埋入法是指采用機械對海床進行挖掘，將管線安裝到溝渠中，然后將其掩埋，使管線位于海床以下，所處的海洋環(huán)境相對較穩(wěn)定，因此達到了保護管線的目的。四、海底管線敷設(shè)保護類型6、其他保護方法覆蓋法是指將裸露于海床上的管線用不易被沖刷的礫石或沉排覆蓋，以此來增大其周圍泥沙的起動流速，從而實現(xiàn)對床面的保護。目前的覆蓋法主要采用混凝土沉排或較粗的礫石覆蓋。四、海底管線敷設(shè)保護類型支撐法是指將管線支撐起來，使其高于床面一定距離，從而其周圍變化的流場無法沖刷或影響床面的穩(wěn)定性。常用的方法為：水下短樁支撐和混凝土塊支撐。6、其他保護方法四、海底管線敷設(shè)保護類型7、海底管線損害預(yù)防措施按標準施工很多國家對海底油氣管道的鋪設(shè)有嚴格的工業(yè)標準，比如掩埋不足就難以提供足夠的防錨保護，這就要求管線所有者在鋪設(shè)過程中嚴格按照工業(yè)標準指導(dǎo)進行,一絲不茍達到足夠的防錨保護深度,同時主管部門應(yīng)對施工者的鋪設(shè)質(zhì)量加以監(jiān)督。以渤海灣這樣的淺海為例,考慮到海床特征、水面運輸密度和海下作業(yè)機械對海底管線的損害范圍,溝塹應(yīng)達到1.5-2米的深度較為安全。四、海底管線敷設(shè)保護類型設(shè)立明顯標志應(yīng)會同主管部門在管線集中的海底走廊,設(shè)立醒目的海上標志,提醒其他用海者防止對海底管線的誤操作。7、海底管線損害預(yù)防措施四、海底管線敷設(shè)保護類型全方位防腐通過規(guī)范使用材料、監(jiān)督制造質(zhì)量、嚴格把關(guān)焊接質(zhì)量以及用“智能豬”探査等手段,減少腐蝕造成的破裂事故。對于作業(yè)者則要求嚴格進行水下巡檢,作為環(huán)保承諾的具體措施。7、海底管線損害預(yù)防措施四、海底管線敷設(shè)保護類型增強泄漏檢測能力在海底油氣管道破裂中,泄漏檢測水平的高低起著至關(guān)重要的作用,也是能否及時堵漏、進行海上收油的前提條件。因此,不少國家提出了可參考的工業(yè)標準。比如對于油品輸運管線,在泄漏規(guī)模達管線內(nèi)總量的2%時,無論管線和閥門間隔多長，檢測設(shè)備應(yīng)于20分鐘內(nèi)檢測到信號。7、海底管線損害預(yù)防措施四、海底管線敷設(shè)保護類型提高監(jiān)測水平管線所有者應(yīng)嚴格執(zhí)行定腿檢制度,并提高泄漏檢測和監(jiān)測水平。但目前,檢測系統(tǒng)和設(shè)備都有其局限性,在靈敏度、精確度、可靠性、可操作性和連續(xù)檢測能力等方面還亟待提高。比如由腐蝕產(chǎn)生的破裂點面積通常都很小,特別在焊點、閥門連接處等出現(xiàn)的破裂點,溢出率不大,會在相當長一段時間,檢測設(shè)備并無明顯指示,以至于很多事故發(fā)生后,是海上人工觀察或海事衛(wèi)星最先發(fā)現(xiàn)的。7、海底管線損害預(yù)防措施四、海底管線敷設(shè)保護類型制定應(yīng)急響應(yīng)計劃海底油氣管道所有者首先要制定有針對性的應(yīng)急響應(yīng)計劃,保證油氣管線破裂事故發(fā)生后,能夠清楚界定不同區(qū)域和層次的主管部門、應(yīng)急機構(gòu)和海底油氣管道所有者、作業(yè)者的職責(zé),需要哪些應(yīng)急資源,同時配套清晰簡潔的行動策略方案。這一應(yīng)急計劃還應(yīng)考慮擴展的可能性,特別是與作業(yè)者總體應(yīng)急預(yù)案相銜接。7、海底管線損害預(yù)防措施主管部門應(yīng)急機構(gòu)管道所有者作業(yè)者四、海底管線敷設(shè)保護類型鼓勵公眾參與海底油氣管道的保護需要管理層、治安機構(gòu)、企業(yè)和民間團體共同努力。根據(jù)我國國情,可以考慮建立激勵和獎勵制度,鼓勵漁業(yè)人員和海洋油氣作業(yè)者及時報告海上發(fā)現(xiàn)的不明來源溢油,指明位置和拍照,經(jīng)核實后予以獎勵。同時應(yīng)立法對民間舉報者給予法律保護,嚴禁打擊報復(fù)行為。7、海底管線損害預(yù)防措施管線保護管理層企業(yè)民間團體漁業(yè)人員治安機構(gòu)四、海底管線敷設(shè)保護類型直面事故像交通事故一樣,不管如何預(yù)防