FPSO管段预制浅谈

FPSO管段预制浅谈齐鹏军（山海关船厂工艺所）提要本文简要介绍了FPSO管系预制的基本流程及一些常见问题。SummaryThispapersimpleintroducesmainprocedureoffabricationaboutFPSOpipingspoolandsomeproblemsinfabrication.关键词FPSO管段预制KeywordsFPSOPipespoolFabrication1引言FPSO（FloatingProductionStoreOffloading）称为浮式生产储卸油装置，FPSO技术是世界海上石油开发的创新技术。它投资省、建造周期短、迁移方便、可重复使用，尤其适用于边际油田（油气储量有限、地层构造复杂或地处边远地区的油田）；可以新造，也可以由驳船或油船改装而成。我厂与现代重工合作为巴西石油公司改装的HD、JB两条FPSO即是由油船改装而成。HENRIQUEDIAS(简称HD)和JOSEBONIFACIO(简称JB)两艘超级油轮为巴西国家石油公司（PETROBRAS）所属，该公司要将其所属的5艘超级油轮改装成FPSO，H、D和J、B为其中的两艘，改装后分别命名为P-33和P-35。HD轮为1978年12月建成的28万吨超级油轮，主尺度为337X54.5X27.8(米)；JB轮为1974年1月建成的27万吨超级油矿混装船，主尺度为337.7X54.5X28(米)。这两条船改装成FPSO主要包括以下工程：1．系泊装置。主要作用是通过8个锚点将FPSO定位于海上并输出原油、天然气、以及输入水等。2．旋转装置。其中可容纳5根油管、3根水管、4根天然气管、一组液压/气动管、3根动力电缆、3根通信电缆。3．生产平台。主要工作有原油分离系统、天然气处理系统、注水系统、污水系统、燃烧系统和化学药剂注入系统等组成。4．燃烧塔。功能是将废气燃烧掉，其管路、阀门、结构等均应耐低温。5．串联卸油装置。主要由串联系泊缆和串联卸油装置组成。6．直升飞机平台。7．生活区。改装后可供60人起居和生活使用。这两条船的改装工程量大、任务艰巨、技术含量高、质量控制要求严格,不但在我厂是史无前例,在国内也是少见的。其中管系在整个工程中占有很大比重，主要分成九大系统：原油采集、分离、气体压缩、干燥、海水、冷却水、燃气、热水系统。新制管线工程量为HD：2400吨，10000余个管段，JB：2700吨，13000余个管段，主要分布在生产平台、塔楼、主甲板和机舱四个区域。设计、施工依据的标准为：ANSIB31.3化工厂及炼油厂管路(美国国家标准).APIRP14E海上生产平台管道系统的设计与安装推荐做法(美国石油学会).API5L美国石油学会管材标准.ASTM美国材料试验学会标准.入ABS船级.管子规格从1/8″到42″，壁厚从1毫米到40.5毫米，最高设计压力287公斤/平方厘米，试验压力430.5公斤/平方厘米，材料有碳钢管、低温碳钢管、不锈钢管、铜镍管、玻璃钢管等；管线的装配要求严格:管径在Φ150毫米以下,位错须小于1毫米；管径在Φ150毫米-Φ250毫米间,位错须小于2毫米；管径在Φ250毫米-Φ350毫米间,位错须小于2.5毫米；焊缝要求检查,900PSI及以上压力级别管100%X光拍片，其它管线拍片率根据材料与压力等级不同为5%-20%，但全部管线（对接焊）必须接受最低为5%的拍片率。壁厚超过17毫米管的焊缝周围需做热处理。两轮管系工程中所有11/2以上管径管段均要在车间预制，任务量很大。管段的预制是管系施工中的第一步，它为船上安装提供大小适当的成形管系。2预制的基本流程管系的设计图纸分为三大部分：P&ID图（pipingandinstrumentdiagram）.GA图(generalarrangementdrawing).ISO图(isometricdrawing)。ISO图为等角画法图，对管路的走向反映直观，它是按照总体布置图（GA图）拆分出来的局部管路走向及尺寸图，在此图中它给出了包括管件（如弯头、三通、变径等）以及阀门在内的相对总体尺寸和管中心线的标高。1.根据管件尺寸表及图中尺寸计算出管子的切割长度，查出管子上面要开孔的尺寸及中心距管子端点的距离，检查核对材料栏中材料量是否相符，管件厚度及形式是否符合相应标准，如发现问题需同设计部门相关人员协商予以解决。2.标出图中每一道焊口的焊点号及焊接形式，根据管路在船上的安装区域划分合理的管段长度并标明管段号，在此过程中应特别注意管段长度、大小的划分一定要合理，如太长、转弯太多、支管太长等会给安装带来很大困难，应尽量使管段呈长直状，最长不宜超过10米。这些工作做完后原图即被处理成了车间用图。3.车间用图交到管系材料组，他们按照材料栏中所给材料具体数量与HHI运到的材料包装箱单进行核对，查出哪个管段能做，并且挑出相应材料，下发施工单、材料单和图纸。4.铜工车间收到图纸、施工单、材料单后，首先将施工单的图纸号、段号输入微机，以便ISO图工艺所管系预制组将ISO图处理为车间用图工艺所管系材料组挑材料，下发图纸、材料单和施工单铜工车间铜工车间微机室输入微机车间材料组配管及管件车间下料组切割管长、钻孔车间装配组装配焊接组焊接碳钢管打砂，喷漆上船安装HHI施工部预制组质管处管系室检管及管件检装配做PT、RT、MT以后输入相应的装配、焊接、打砂、喷漆情况，使有关人员随时掌握预制动态。5.铜工车间微机室完成相关工作后，图纸即下发到车间的材料组，他们负责领料，根据图纸配发各个管段的材料，其中质管处质检人员要对所配材料进行检查核对，确定材料标准、数量是否与图纸相符。6.图纸中所有材料配齐后，车间下料组根据图纸中所给管子的切割长度下料，如有孔按所给尺寸钻孔。7.装配组按照图纸在平台上将所给管子、管件根据相应工艺标准组装，并且点焊在一起形成管段并且注明管段号。8.质管处质管人员按相应检验标准检验装配合格后，焊接组按工艺标准焊接每道焊口，焊接完成后质管处按图纸所给每种探伤形式百分比抽检焊缝，其中包括RT、PT、MT三种，如探伤合格，管段即可打砂、喷漆，最后上船安装。3预制中的常见问题3.1几个常见错误（1）铜镍合金中的SADDLE开孔问题。如图所示SADDLE的孔是椭圆形，它在做图阶段无须给出尺寸，只需给出中心距管端的距离A即可，而椭圆是在预制时按实件开孔的，这一点必需注意，否则按圆孔开管段即报废。（2）铜镍管法兰与变径（REDUCER）直接焊接问题。图一图二如图所示，图一中由于铜镍法兰外圈妨碍氩弧焊枪，使其难以伸到位，该焊缝焊接时很别扭。图二中在变径小端加一段直管，在焊接时可将法兰外圈移到直管上，焊缝处空间既可让出，焊接变得容易操作。划分管段时一定要注意将铜镍法兰与变径小端之间加一段管而不能直接对焊。（3）铜镍管SOCKOLET距法兰不宜太近SADDLEASOCKOLETA如图管座距法兰端距离不宜太近，否则焊接极其困难，氩弧焊枪不能深入到位。（4）马鞍支管长度如图支管长度不应给到主管的上表面，否则切完马鞍之后尺寸即变短，长度应先长一些给出，装配完马鞍后，再根据图纸在支管平口端切到要求的尺寸，因为只有碳钢普通管才这样做马鞍，切割并不困难，操做简便。（5）斜马鞍的中心距问题在ISO图中所给出的尺寸是斜马鞍的中心距管端的距离A，而实际操作过程中应给出B的尺寸，工人才能操作，其中45度的斜马鞍较多，经过计算的公式为)2(2/1dD（6）支管的中心距不宜太近如图，两孔中心距A不应给的太小，否则两支法兰相撞无法安装，或太近不便安装，应在预制时根据相应数据给出合适尺寸。（7）WELDOLET开孔问题AaAδBDASOCKOLETd一定要注意压力级别低和压力级别高的管座（WELDOLET）的开孔直径d是不一样的，压力高的小，压力低的大，实际上工作中经常遇到将孔开大的现象，应特别注意。3.2在预制阶段应尽量减少船上焊点众所周知，同样的工作在车间做要比船上现场制做容易得多，车间环境中各种设施齐全、方便、质量容易保证，工作效率高。在管系中铜镍管、不锈钢及厚壁碳钢尤其突出。限于结构的要求以及为了安装施工的方便，管路应分成大小适当的若干段，这必然存在现场焊点，这是不可避免的。将这些现场焊点尽量安排在作业空间较大的地方也是容易做到的。但是另一些现场焊点、点焊点应尽量在预制阶段减少或避免。由于HHI有些材料暂时没有运到，致使某些管缺件，这时通常用增加现场焊点的方法加以解决，但是一定要合理运用，如机舱底层的主海水管中的36铜镍管，在车间预制时缺36铜镍法兰，如将此点改为船上现场焊点，那么在船上的焊接将是相当困难和费时。机舱中还有些铜镍管在预制时缺少SADDKE，如改为现场焊点，则开孔很困难，因它的孔是按照实件画样切割的，在船上切割一是空气等离子切割机有限，二是吊运切割机也很不方便、耗时、费力，倒不如可以暂时等一下材料、焊后上船直接安装，这样反而节省时间、人力、物力，使工程总工期相对缩短，避免欲速则不达的后果。4几点认识在预制中常遇到图纸的改版问题。有些是刚刚预制完即要改版，非常令人烦恼，但是任何一项大型工程做必要的改动都不可避免，没有修改的工程是不可想象的。如今世界船舶界广泛采用设计、施工并行的方法即设计略提前于施工。此种方法的最大好处是整个工期大大缩短，在市场形势瞬息万变的今天，船东对工期极其关注，在这种情况下此法无疑是先进的。当然它明显的缺点即是改动量的增大，总的说来这仍瑕不掩瑜。对于管系中的改版，铜镍、不锈钢管可多在预制阶段，碳钢应多安排在船上安装阶段，收效较好。此次HD、JB轮的改装工程，管系与以前修常规船时明显区别在于预制。修常规船几乎不存在预制，基本上都是现场实测、现场制作，这对于常规修船是行之有效的，但对于如此大量的改装工程显然是行不通的，必须严格按照图纸制作，这对质量的保证、工期的加快都是强有力的保证。经过此次预制的洗礼，工人无论是质量意识、技术意识还是实际技能均有很大的提高，为以后的工作奠定了良好的基础，当然我们常规修船的一些方法也可以用在此类改装工程中，其明显的例子就是船上现场修改、制作并安装。