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不锈钢海底管道的安装及腐蚀防护
2015-06-23 11:43:19 作者:李玲珊来源:

    二战期间英国怀特岛和法国海岸之间修建的海底管道,就是首批主要的海底管道之一,从那之后,他们的使用就成倍增长。
 

  澳大利亚悉尼曼利的雨水排水管道

 

    如今,海底管道主要用于输送石油和天然气。众多公司都是对海底进行开采,管道用于将这些化石燃料输送到岸上。石油和天然气经过精炼之后,不同的管道将石油或液化天然气输送到油罐车。

 

    兰格勒德管线(Langeled pipeline)连接挪威附近的北海油田和英国的加工厂,在两国间绵延近750英里,这条海底管道是令人印象最为深刻的管线之一。这条管道经过的水下地势不平,在其最深处,它位于近3000英尺的水下,所承受的压力超过1500磅每平方英寸。

 

    海底管道的安装

 

    耗资33亿美元的兰格勒德管线的铺设是在两个漂浮的“管道工厂”或是船的帮助下完成的,管道是在船上焊接起来的,然后放入北海底部。

 

    然而,在此之前或任何其他海底管道要进行铺设,都必须仔细地勘测海底的情况,以避免沉船、敏感的礁石或其他在铺设路线上可能出现的物体。如果铺设路线上出现障碍物,障碍物将会被移除或绕过。勘测人员也可以决定管道的某一部分应该被回填还是被掩埋。
 

    用专用船铺设燃气管线

 

    拖管法安装

 

    部分管道被连在浮标上,用拖船拖着整个装备入海,一旦船到达目的,浮标会被移除或淹没,管道就下沉到海底,这种技术叫做漂浮法拖管。它有三种变化:中等深度拖管、离底拖管和底部拖管。中等深度拖管利用拖船的速度,阻止正在拖动的管道撞击海底。离底拖管用链子作为重荷使浮标支撑的管道沉入水中。在拖船到达目的地之后,浮标就会被移除。底部拖管是将管道沿海底拖动,只适用于浅海安装。

 

    S形铺设安装

 

    勘测结束之后,就会派出一小型护卫船队负责管道的铺设。多个小型的驳船提供漂浮的“管道工厂”,运载管道的各个部分;与此同时,一艘领头的船负责观察海底。驳船运载的管道卸下来之后,会被放到管道工厂船甲板的储存位置上。通常,工厂船上会存有足够的管道段,供其工作12小时。

 

    在管道工厂,各管道段焊接在一起,然后用超声检查各连接点是否有缺陷。下一步,对所有的连接点都添加防腐涂层。然后,一个定制的输送机会将焊接好的管道移向一个特殊的杆,我们称之为“托管架”,以一定角度插入水中。之后,管道沿着托管架慢慢地下降到海底进行铺设,沿托管架下降的过程,呈S形。

 

    J形铺设安装

 

    J形铺设安装和S形铺设安装类似。然而,取代将管道沿托管架呈S形的方式,J形铺设安装是将管道成一定角度在工厂船甲板外部进行焊接,然后将其以更垂直的角度缓缓地降入水中,呈J形。

 

    将管道以一定角度抬高,减少了制造过程中管线承受的压力。这种方法也适用于比S形铺设安装所适用的更深的情况。

 

    海底管道的连接

 

    对于海底天然气管道来说,通常整个铺设过程并不是从海岸上开始的,而是在大海中开始的。天然气管道包含很多部分,这些部分都是经几艘船在不同时间打造的,然后再彼此连接在一起。天然气管道必须能够承受不同部位受到的压力,因此,使用的管道有几种厚度。

 

    管线的初始海底部分铺设结束之后,管道会被放置稳固的一种特殊绞车拉上岸。然后,海底管道就同陆上部分的管道连接在一起。

 

    管道制造者必须对管道进行液压试验。为进行液压试验,管道会被装满水,并置于强制性压力下,过一会儿之后,检测可能出现的缺陷。在试运转之后,天然气管道的情况也会受到严格监测。用于管道内部检测的特殊电子设备也会用于监测管道。

 

    管道腐蚀

 

    海洋级不锈钢,或316不锈钢,是用于海底管道最常见的合金之一,且已知其在大洋底部发生腐蚀现象。海底管道的腐蚀,主要有两种类型:点蚀和缝隙。点蚀很容易识别,可能是由任意系列因素造成的。然而,缝隙腐蚀却很难识别。

 

    点蚀

 

    当316不锈钢上富含铬元素的膜在高氯化物的环境中受到损坏,点蚀就会开始。氯化物的量越多,温度越高,316不锈钢上富含铬元素的膜越可能受到损坏。

 

    一旦这层膜受损,变得可渗透,一个电化学电池就形成了。在腐蚀坑阳极端,铁进入溶液中,然后朝着顶部方向扩散,氧化生成铁的氧化物。随着腐蚀坑的加深,氯化铁溶液的浓度升高,导致点蚀的加速、管壁穿孔和泄漏。点蚀可以深入到管壁,发展到管道失去抵抗力的地步。

 

    缝隙腐蚀

 

    缝隙腐蚀,可能出现在管道和管架之间,也可能出现在管道和相邻管道之间,或是管道和管道表面沉积物之间。紧密的缝隙会对海底管道的完整性造成巨大威胁。紧密缝隙中管道的标准腐蚀会导致缝隙液体中的氧浓度下降。缝隙液体中氧浓度的下降使钢表面的膜更容易受到损坏,从而导致点蚀的开始。

 

    腐蚀防护

 

    有些公司发现,用不同的不锈钢合金来替换316不锈钢管道可以减少腐蚀的量。另一可能性就是为海底管道加上一层耐腐蚀材料的保护层,例如热塑性聚氨酯。

 

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