玻璃钢管道在海洋钻井平台上的应用

摘　要：现在玻璃钢管道在船舶中已大量应用，而在海洋钻井平台和固定生产、生活平台中的应用较少，我们和玻璃钢管道的生产厂家合作，根据海洋工程的特殊生产环境，对原玻璃钢管道的施工工艺进行改进，即节省了资源投入，缩短了工期，更重要的是降低了重量。
关键词：玻璃钢管道　海洋工程　施工工艺

1　概述

玻璃钢管是由玻璃丝及树脂经缠绕后制成的，简称FRP(Fiberglass Reinforced Plastic)管，具有重量轻，耐腐蚀，防火，施工方法简单，维修方便(不必动火)等优点，现已广泛应用于油田，海洋平台，化工厂，海水淡化厂，消防管线，污水处理厂等领域的消防水管线，海水管线，排水管线等。中国石油海洋工程公司的主要装备：中油海5#和中油海6#自生式钻井平台，由胜利钻井工艺研究院和中船708所设计，中国船级社(CCS)为第三方监理，青岛北海船舶重工有限公司承建。在这两艘钻井平台中有消防水系统和压载水(海水)系统，原设计为大口径碳钢管，为减轻船舶自重，经过多方论证，决定采用美国辐基斯公司(Fiber Glass Systems)生产的绿螺线175／250系列的玻璃钢管道，工作压力1.2MPa，试验压力为1.8MPa，最高工作温度可达110℃，符合国际海事组织(IMO)三级耐火能力，所应用的管道直径尺寸范围为1”—24”，总长度约700m。
　　海洋平台玻璃钢管线施工的特点是：
　　(1)直径在12”及以下都采用直套筒连接方式，直径在12”以上的采用锥度承插接头，粘合连接，而不是采用玻璃丝布抹胶合剂层层缠绕的方法；
　　(2)重量轻，绿螺线175／250系列的重量只是钢管的1／4，施工轻便。
　　(3)导静电功能，在绿螺线175—C和250—C内加入导电的碳纤维作为管壁和管件壁结构的一部分，是用于钻井平台这样的危险区域的一种导静电的管道系统(可以根据设计要求来选用)。
　　(4)车间预制，现场组装。其主要施工程序为：做车间预制图，切管下料，管端加工，管件接头定位，涂敷粘合剂，管接头装配，加热固化，接口标识，质量检查，静水压检验；现场安装，吹扫，定位，试压。

2　施工程序

2.1　做车间预制图
　　根据ISO图，减去管件尺寸，计算出每一管段的实际长度，做出管段标识号，管道各接口编号，做出车间预制图(Spool Drawing)。应注意，由于大部分管件尺寸均符合CCS所规定的钢制管件的尺寸，但仍有少数管件尺寸不相符，应注意核对厂家提供的数据，根据舱室位置决定直管段的接口位置。
　　2.2　车间预制
　　2.2.1　切管
　　根据ISO图度量出所需要的长度并在管道上划线。当用台钳夹紧管子时，应采用6mm厚的橡胶垫(或同等物)保护管子以免损坏。玻璃钢管可用细纹齿的钢锯或附有磨轮的电锯切削。检查切口的垂直度。直径在100mm以内的管子的垂直度应在1.0mm以内；更大的管子则应在2mm以内。并采用砂轮机或锉纠正垂直度。
　　2.2.2　管端加工
　　Model 2600管端加工工具适用于直径1.5”—6”(40～173mm)的管子，至于DN225(8in)及更大的管子，则采用8”—16” Taper tool和18”—24”Taper tool工具。管端加工工具可用手工操作，但如果在准备若干接头，最好是用手提电动驱动器，用π尺(πTaper)检查加工好的管端外径以确保符合下列尺寸(见表1)：

所有粘合表面必须是清洁和干燥的，且须在装配前的2h内磨砂所有粘合表面，用清洁的布将所有砂磨表面的灰尘除去：接头的内部，已切削的管端，插口的外面。用活瓣砂磨机砂磨粘合表面。砂磨表面应显示无光、新加工过，而不是光亮外观。用清洁干布彻底擦拭砂磨表面或用除尘刷除去尘粒。倘若表面潮湿，用加热毯或热气枪加热，直至干燥，然后再砂磨。天气恶劣时在施工场区搭帐篷，使粘合表面不会潮湿。不能赤手或用脏手套接触已加工好的表面，以免出现油质薄膜。

　　2.2.3　管件接头定位
　　为了确保接头的适当定位，在涂抹粘合剂之前应给相连各部件写上标示符号，以确保合适定位。应避免污染粘合表面，试装各配件，然后标明每一配件，做以后定位之用。方法如下：插口插入深度及直径：插入深度按下表所列的距离，并用白滑脂笔或皂石划一条线，当插口进入管子承口底部时，所划的线将距离承口端lin(25mm)，数据见表2：

2.2.4　涂敷粘合剂
　　当接头准备粘合时，将固化剂加进树脂，至少搅拌1min或直至混合均匀。彻底混合后，即刻将混合的粘合剂涂在粘合表面，混合后的胶合剂应在15min内用完。用粘合剂罐中所附带的刮刀在承口、包括管挡的表面涂上一个薄层(1mm)的粘合剂(承插口内过量的粘合剂将限制接头内介质的流动)。在整个插口表面涂满粘合剂并在切割的管口涂上一个薄层。当承插口粘合时，插口表面过多的粘合剂将被挤出来，再用带圆头的木片修整即可。
　　2.2.5　管接头装配
　　不旋转插口，将其插进承口直至稳当地安装在管挡上。对于DN150以上的管子或更大者，可用紧线夹安装接头和将其固定。在进行连接时，对准有配合符号地法兰、三通及其它管接头以避免在装配时旋转部件。
　　2.2.6　加热固化粘合剂的接头／法兰
　　加热强制固化必须在粘接1h后进行，否则容易形成气泡造成泄漏。在强制固化粘合剂时，将加热毡的恒温器端置于已装配接头上，而将恒温器面朝外，将剩下的部分包裹接头，用绝缘带把加热毡绑紧。然后开启加热毡并在管上标记开始时间，一般和装配的法兰因在内部加热，40min即可；连接的管接头和管件因在外部加热，需要60min。
　　2.2.7　接口标识
　　在接口处应根据车间预制图统一编好的接口号进行标识，内容包括：粘接口号，粘接时间，粘接人等。
　　2.3　质量检查
　　参考辐基斯公司提供的表格制定检查项目：接口表面是否清洁干燥；接口表面是否无油污；切割好的插口直径是否合适；插口长度是否合适；粘合剂是否过期，混合后的粘合剂是否在规定时间内用完；加热毡是否发热；接口是否有标识等等。

3　现场安装

3.1　安装支架
　　在平台上根据坐标、标高定出位置将支架焊接固定在平台结构梁或其它支架上，平台底甲板上表面标高为+0.00，根据轮机系统的施工图，及在管道下托架的高度，可定出支架位置。
　　3.2　管道安装
　　首先将主管道安装在支架上就位，在平台上粘接现场口，从而完成整个消防水和压载水系统的主管安装，然后将管道托架(分为固定托架和滑动托架)固定在管线底部。再以上述方法安装分支管线及托架。
　　3.3　试压
　　如前所述，管线设计压力为1.2MPa，故将其试验压力定为1.8MPa，并在高点设置放空阀，低点设置排水阀。本平台消防水管线系统高点放空设在位于管线甲板上的消防炮处，低点排污则位于排往大海的管线尾端。

4　管件介绍

　　辐基斯公司生产的管件有几百种， 仅绿螺线175／250系列就有68种之多，中油海5#和6#平台采用的管件仅有13种。，它们的尺寸基本上全是按照美标钢制管件的尺寸生产的，如，1”—6” 为长半径(1.5D)，8”—24” 为标准半径(1.0D)，也可提供长半径，DN100的等径三通为216mm(从中心到3出口的距离)等等，从提供的数据表我们可以查到这些数据。值得一提的是，对于一些无法采用异径三通的地方，我们必须采用一种称为“鞍座(SADDLE)”的管件，直接在主管上开一个孔，将其粘接在主管上，然后再接出分支管线即可。

5　工具配备

辐基斯公司生产的玻璃钢管施工常用工具主要有：管端准备工具，钢锯或电锯，管台钳，活瓣轮砂磨机，橡胶锤，锁紧器，加热毡，刷子，擦布折尺，卷尺，π量尺，平锉等。

6　维护和修理

当粘接完又有改动时，必须将插口在距承插口约10mm处将插口割断，然后用凿子将承口内的玻璃钢凿出，并修整，打磨，且不得破坏管件本体。

7　低温条件下的注意事项

除常温下的安装注意事项外，还应注意以下几点：

　　7.1　粘合剂的储藏
　　不要将其储存在温度高于38℃或低于0℃的环境中，在寒冷的气候中，可将粘合剂加热至16℃以上但不超过38℃ 以确保能良好的调配，便于安装。
　　7.2　粘合剂的处理
　　调配粘合剂的环境是不高于99℃且不低于16℃，若温度不在此范围内，特别是环境温度低于16℃时，粘合剂必须用外来热源加温以保持在16℃以上，以便于调配且确保粘接质量。
　　7.3　接头部位的处理
　　在低温环境下(低于16℃)粘接安装时，除粘合剂必须加热外，管端在接头部位的温度也须加热保温在16℃以上。粘接完成后，必须用电加热毡包住接头
部位并保温一段时间。

8　总结

从中油海5#和中油海6#自生式钻井平台的施工和使用情况看，玻璃钢管线的预制及安装、试压效果均比较理想，这种承插口连接比较方便，安装允许误差也比较容易控制，玻璃钢管线耐腐蚀，耐中、低压情况也比较好，虽维修稍微有些麻烦，但不必动火，尤其是在有易燃易爆气体的地方，它的维修更显出比钢管的优势。因此，值得在油田，海洋平台，海水淡化厂，污水处理厂等领域的消防水管线，海水管线，排水管线，或有腐蚀性介质的管线系统上推广应用。