海洋平台用玻璃钢管道耐火检验及认证讨论.pdf

第4 2 卷第4 期辽宁化 工 v o 4 2 ，n o 4 2 0 1 3 年4 月l 1 a o n n gc h e m l c a li n d u s t r ya p r 1 ，2 0 1 3 海洋平台用玻璃钢管道耐火检验及认证讨论 唐瑞友，熊阁毅，卢盛光，李硕存，马志刚 ( 海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽3 0 0 4 5 1 ) 摘 要：玻璃钢管道具有良好的耐海水腐蚀性，海洋平台逐渐采用此种材料应用于海水及消防系 统。为确保平台安全，消防管道系统必须具有一定的耐火性，本文针对玻璃钢管道系统耐火检验及认 证进行了讨论。 关键词：玻璃钢；耐火性；认证 中图分类号：t q3 2 7文献标识码： a 文章编号：1 0 0 4 0 9 3 5 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 3 6 0 0 4 1 耐火规范 目前，涉及玻璃钢耐火等级具体要求的规范主 要包括国际海事组织i m o ，美国材料工程师协会 a s t m ，国际标准化组织，英国海上作业者协会 u k 0 0 a ，美国海岸警卫队u s c c ，部分船级社。参 考玻璃钢生产厂家的认证和检验报告，及国际石油 公司的设计惯例，主要引用的规范见表1 。 表1 主要引用的规范 i m o7 5 3 ( 1 8 ) 一1 9 9 3 g u i d e l i n e s f o r t h e a p p l i c a i i o no f p l a s t i cp i p e so ns h i p s ：湫、淝蓑。鬻嚣。屯品8 管拳点裟 f 1 1 7 3 2 0 0 1 ( r 2 0 0 6 )：1 掣兰8 r l p es y 8 t 。m s t 0b 。 u 8 e dl o 。m a n n e a d d l i c a t l o n s i s o1 4 6 9 2 2 0 0 2 塞絮墨耐毒篱旧i n d u 商8g 1 “耐赫e d u k 0 0 a - 1 9 9 4 蠢篙篙勰警”甜副h ”6 ”h 她” o r l l9 5 6 3 4 ：t e 器s r e s i s t 8 “c et e s t0 fp a s s i v ef i r e p 。o t e c t i 。“ i m oa 7 5 3 ( 18 ) 船用塑料管道指南，指南为管 道系统中的塑料材料提供接受标准，并协助海事主 管机关以合理、统一的方法决定此种材料的允许使 用。指南规定了合适的设计与安装要求，对每一种 使用，还规定了耐火试验性能标准，以确保船舶安 全得到适当考虑。指南中所用塑料系指经强化或未 经强化的，诸如无增塑的聚氯乙烯( u p v c ) 和纤维强 化塑料( f r p ) 的热塑性材料和热固塑性材料。 a s t mf 1 1 7 3 一船用热固性玻璃钢管道系统技 术规范，此规范系统的规定了管道的定级、耐火试 验要求、性能要求及检验和认证要求等内容。对于 指导玻璃钢设计操作性强。 u k o o a 一海洋平台玻璃钢管的使用规范及操 作规程，为玻璃钢的合理使用提供了更加详细的指 导要求。 i s o1 4 6 9 2 一石油及天然气工业用玻璃钢加强 型环氧树脂管道，此标准以u k o o a 为基础，提供 了关于玻璃钢管的设计、采办、制造、资质认证、 储存、安装、操作、维修等方面的要求。共分4 部 分： ( 1 ) 定义、标号的应用及材料； ( 2 ) 认证及制造； 它的目的是不论以任何渠道，都能定购到质量 一致的和可靠的玻璃钢管原材料。标准的主要使用 者是针对那些被权威机构和政府部门认证领导者及 制造商。 ( 3 ) 系统设计； 它的目的是当使用i s o1 4 6 9 2 2 相关认证条款 进行管道设计，遇到特定的性能要求时以保证管线 的安全。 ( 4 ) 施工、安装和维修； 它的目的是在遇到特殊性能要求时，保证安装 管道的正常使用期。标准使用者主要是被权威机构 及政府部门认证的施工安装单位，维修及保养单位。 2 耐火试验 2 1 火焰条件 喷射火焰( j e tf i r e ) ； 炉火( h y d r o c a r b o nf u m a c et e s t ) ； 冲击火焰( i m p a c tn a m e ) 。 2 1 1 喷射火焰 喷射火焰一中型喷射火试验根据h s e 文件o t i 9 56 3 4 而进行。通常认为该试验模拟大型喷射火的 两个关键条件一热通量及流速。该试验能通过将火 牧稿日期：2 0 1 3 0 3 2 0 作者简介：唐瑞友( 1 9 7 9 一) ，男，工程师，2 0 0 2 年毕业于哈尔滨理工大学精细化工专业，从事管道工程设计技术工作。 万方数据 第4 2 卷第4 期 唐瑞友，等：海洋平台用玻璃钢管道耐火检验及认证讨论 3 6 1 焰射人前开式、方形的实验用铁箱再现大型试验测 定的较高热通量，但是流量数量级较低。该铁箱尺 寸为1 5m 1 5m 0 5m ，可以在后壳前面产生直 径2m 的循环火焰。该试验用以表明它可再现热通 量大于2 5 0k w h 2 时大型喷射火试验测定的各种条 件。应采用可将流量控制在( 0 3 o 0 5 ) k g ，s 丙烷 汽化及推进系统将丙烷气体输入“托架箱”，该“托 架箱”前方开口处应装有试样。喷嘴应为锥形收缩 喷嘴，长度为2 0 0m m ，入口直径为1 7 8m m ，出口 直径为5 2m m 。喷嘴应设置在距离试样前面1 om 的位置，位居托架箱中心处并以水平方式安装在距 离托架箱底部3 7 5m m 及7 5 0m m 之间的位置，热流 应直接冲击到试样上。 图1 喷射火试验主视图 l 一铁箱；2 一试验中的g r e 管道；3 一喷射火 试验注意事项： ( 1 ) 试样外径不能超过3 5 0 m m 。 ( 2 ) 采用的燃料应为无液体馏分以气态形式输 送至喷嘴的商业级丙烷。 ( 3 ) 进行试验之前，应对气体流量控制装置校 准调试。 ( 4 ) 可以先点燃一小束引燃火焰以确保在大规 模火流形成前安全地点燃燃料。 ( 5 ) 应将燃料流量增加至( 0 3 o 0 5 ) k s 。 ( 6 ) 试样在试验中完全被火焰吞没时开始计 时。 ( 7 ) 应在试验开始3 0s 内形成完全控制的火 流。 2 1 2 炉火 炉火一耐火试验的设置及控制应符合a s t m e 1 5 2 9 中6 一1 1 条的规定或符合权威机构认可的等 效标准。模拟条件是在充分燃烧的液体碳氢化合物 火灾时可能出现的温度急剧上升。试验温度为11 0 0 c c 。 2 1 3 冲击火焰 冲击火焰一该试验装置应包含一个能够产生 空气混合火焰的燃烧器。燃烧器头应安装在同一平 面上并通过支管供气。必要时每个燃烧器应配备一 个阀门以便调节火焰高度。试验中燃烧器头与管道 之间的距离应为( 1 2 5 1 0 ) m m 。试验中，在阵列 中心线上( 1 2 5 1 0 ) m m 处应保持恒定热通量平均 值1 1 3 6k w m 2 ，该热通量为最低纯度为9 5 的丙烷 预混火焰，燃料流量为5k 加，总放热量为6 5k w 时获取的热通量。为保持恒定的热通量，耗气量的 测量精度应为3 。 图2 冲击火焰试验装置全视图 2 2 流体条件 干管或空管一如果管道在试验开始时必需处于 干燥状态，则应在初始试验后将试样的水排尽并将 其固定到原位上。此时安装所有热电偶与管子的连 接件。封闭试样端部，以便使加压氮气能够连接到 试样的一端。用氮气对试样加压。试验中使试样内 部的氮气压力自动保持在( 0 7 士o 1 ) b a r 。 流水以不超过规定的线速度注水： 滞留流体一将每个试样注满水并排出气泡，试 验中水压应保持在( 0 3 士0 0 5 ) b a r 。 先干管后流水一在干燥状态下持续5m i n 。以一 定线速度注水。至少将系统压力保持在一定压力， 应在水流开始后lm i n 内达到此压力。 先滞留水后流水一系统保持一定压力，滞留条 件持续至少5m i n ，以一定线速度注水。至少将系统 压力保持在一定压力。 2 3 耐火试验设计 管道系统耐火性能应通过流体及火焰条件组合 试验进行评估，并采用约定的验收准则来定义管道 系统的耐火等级。应根据在安全条件下确定的设备 总耐火时间及资产保护要求评估耐火要求。设计方 应考虑选择陛地使用防护层，尤其是针对只影响管 道一小部分的最严重火灾危险。此设计应能证明系 统经受火灾而不失去在火被扑灭后恢复该系统的功 能。引用规范中组合列表2 ，3 。 万方数据 辽宁化 工2 0 1 3 年4 月 表2a s t mf 1 1 7 3 耐火等级组合 a ：工况( 流体或流态)b ：火灾种类c ：完整性，持续时间 e 干管或空管j f 喷射火焰( 3 0 0 一4 0 0k w ，m i n t e 鲫t ya 能够在试验中或试验后保持试验压力且无泄漏 开始最少5m i n 内为干管，空除允许的轻微渗漏之外，试验中不得出现泄漏。 e f 管，随后为流水( 线速度0 9 1h f碳氢化合物油池火灾( 1 1 0 0 )i n t e 撕t yb 冷却后能够保持试验压力，无严重泄漏( 即至少在 r n s )1 5m i n 内泄漏量不得超过o 2u m i n ) 耐火试验期间有极小泄漏或无泄漏( o 5u m i n ) 。 s 滞流水 i f 冲击火焰( 1 1 3 6k w ，m 2 )i n t e 咖t yc 冷却后，能在已知的泄漏状态下保持试验压力( 每个 试验单位长度管道的泄漏率需要量化) s f 开始时滞流至少为5 m i n ，随 c f 纤维素纤维 e d“ 后为流动水( 线速度0 9 1 m ，s ) w f 流动水( 线速度o 9 lm ，s ) e e 表3i s o1 4 6 9 2 耐火等级组合 a ：工况( 流体或流态)b ：火灾种类c ：完整性，持续时间( 见注解l 及注解2 ) d e 干管或空管j f 喷射火焰( 至少2 5 0k w ，m e a能够在试验中或试验后保持试验压力且无泄漏 除允许的轻微渗漏之外，试验中不得出现泄漏。冷 d f 随后荛蓑秉专鑫霆窿萎：盂雾空管，h f 襞黔油池火灾( 1 0 1 。 e b却后能够保持试验压力，无严重泄漏( 即至少在1 5m i n 内泄漏量不得超过o 2u m i n ) 耐火试验期间有极小泄漏或无泄漏( 0 5l 抽i n ) 。冷 s t 滞流水 i f 冲击火焰( 1 1 3 6 1 1 4 ) k w ，m 2 e c却后，能在已知的泄漏( 每个试验单位长度管道的泄漏 率需要量化) 状态下保持试验压力 耐火试验期间允许有泄漏( o 5u m i l l ) 。冷却后， s r 为流淼叮冀鼗篓妻船m 随后 c f 纤维素类火灾 e d能在已知的泄漏情况下保持试验压力( 每个试验单位长 度管道的泄漏率需要量化) 。 耐火试验期间允许有渗漏( o 5u m i n ) 。冷却后能 w f 流动水( 线速度1r n ，s ) “l 在已知量化的渗漏情况下保持压力 f g 易燃气体 e f 对耐火性无要求 h l 烃液 0 c 其它化学物质 注解1 ：持续时间表上显示测试周期的分钟数，如，1 2 0 表示超过2h 。 注解2 ：试验压力应为设计压力p d 。p d 未知时，试验压力应为p d 最大值( o 6 7 。p q ) ，其中p q 为合格压力。 通过对比，f 1 1 7 3 中喷射火焰的能量要求要高 于i s o1 4 6 9 2 ；而f 1 1 7 3 及i s o1 4 6 9 2 中的部分组合 等同于i m oa 7 5 3 中规定的耐火等级，见表4 。 表4 耐火等级平行组合 2 4 耐火试验覆盖范围 a s t mf 11 7 3 中明确了耐火性试验不同尺寸之 间的覆盖范围，见表5 。 而i s o1 4 6 9 2 中没有具体规定不同尺寸之间的 认证覆盖范围，只是提到了通过考虑两个因素：材 料被火灾降解的速率和未燃烧材料承受管道外加载 荷的能力，建立预测模型来减少进行质量鉴定的管 道直径数量。 因此在进行耐火试验时，应根据订单的规格来 要求厂家提供某种规格的试验报告。 表5 不同尺寸管道系统认证 3 结论 耐火等级要求：一般海洋平台使用的玻璃钢管 道用于海水及干湿式消防系统，对于湿式管道系统 要求至少满足i m oa 7 5 3 ( 1 8 ) l 3 等级；对于干式消 防管道系统要求满足o t i9 5 6 3 4j e tf i r e 喷射火焰测 试，可以参照a s t mf 1 1 7 3 或者i s o1 4 6 9 2 试验程序 及验收标准( 具体验收标准须业主根据不同规范要 求进行定义) 。( 下转第3 6 8 页) 万方数据 辽宁化 工 2 0 1 3 年4 月 1 7 】眭纯华，厉华，毕新忠，等世界三次采油现状及发展趋势 j 国外油田 工程，2 0 1 0 ，2 6 ( 1 2 ) ：1 3 一1 6 【1 8 】裴海华，张贵才，葛际江，刘清华，王洋，王冲化学驱提高普通稠油采收 率的研究进展 j 油田化学，2 0 1 0 ( 0 3 ) ：3 5 0 一3 5 6 1 9 陈广明，唐晓东，崔盈贤，等几种原油开采技术简介 j 化学工业与工 程技术，2 0 0 9 ，3 0 ( 3 ) ：2 7 3 1 【2 0 马涛，王海波，邵红云烟道气驱提高采收率技术发展现状 j 石油钻 采工艺，2 0 0 7 ，2 9 ( 5 ) ：7 9 8 3 s t a t u sa n dd e v e l o p m e n t1 、r e n do fh e a v yo i lr e c o v e r y1 k c h n i q u e s z ，么d 三f s 五日，唧筒口d c 矗甜口门，】7i 二场p ，2 戈f ，f 喇 1 = 肠即一g f 馏 ( e i l l l a n c e do i lr e c o v e r i n gr e s e a r c hc e n t e r ，c h i n au n i v e r s 时o f p e 仃0 1 e 啪，b e i j i n g1 0 2 2 4 9 ，c h i n a ) a b s t r a c t ： a 1 0 n gw i t hr e c o v e r a b l er e s e e so fc o n v e n t i o n a lc m d eo i lr e d u c ei nt h ew o r l d ，t h e r ew i l lb eas t r o n 2i i i l p a c to nc h i n aa s o n eo ft 1 1 el a r g e s to i lc o n s u i n p t i o nc o u n t r i e s o u rh e a v vo i li sr i c hi nr e s o l l r c e s ，a n di th a sh u g ep o t e n t i a lf o re x p l o i t a t i o n ，b u t c o n v e n t i o n a lr e c o v e r yt e c h n i q u e sa r ed i m c u l tt oe x d l o i th e a wo i l i nm i sa r t i c l e ，av a r i e t yo fr e c o v e r yt e c l l i l i q u e so fh e a wo i lw e r e i i l 仃o d u c e d 丘o mt w oa s p e c t so ft h e n n a lr e c o v e r ya n dc o l dp r o d u c t i o n ，t h e i ra p p l i c a t i o ns c o p ea n da c t i o nm e c h a n i s m sw e r ed i s c u s s e d a tl a s t ，d e v e l o 口m e n t 缸e n do ft h er e c o v e r yt e c 王1 1 1 i q u e sw a sp u tf o n v 捌 k e vw o r d s ： t l l e n n a lr e c o v e r y ：c o l dp m d u c t i o n ； m e c h a n i s m ：s c o d e ：t r e n d ( 上接第3 5 9 页) 参考文献： 1 a s m eb 3 1 3 2 0 0 4 p r o c e s sp i p i “g t h ea m e r i c a ns o c i e yo fm e c h a n i c a l e n 西n e e 碍 s l 2 g b ，r 2 0 8 0 1 2 0 0 6 压力管道规范工业管道 s 3 g b5 0 3 1 6 2 0 0 0 工业金属管道设计规范 s 4 蔡暖姝欧盟压力管道标准e n l 3 4 8 0 与我国对应规范的比较【j 化工设备与管道，2 0 0 7 ，4 4 ( 6 ) 5 g b5 0 2 3 6 一1 9 9 8 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 sl 6 g b5 0 2 3 5 1 9 9 7 工业金属管道工程施工及验收规范 sl c o m p a r i s o no fa s m e b 31 3w i t hd o m e s t i cr e l e v a n tc o d e s i nt h ef i e l do fl n g p i p i n g y ux a n g 母n ，w a n gb i n g ，x uq t 册，n i uc h ( 0 低h o r e0 i le n g i n e e m gc o ，l t d d e s 啦c o m p a n y ，t i 砌i n3 0 0 4 51 ，c h i n a ) a b s t r a c t ：a s m eb 3 1 3w a sc o m p a r e dw i t hg b t2 0 8 0 1a l l dg b5 0 3 1 6i nt l l er e q u i r e m e n t sf o r l o wt e m p e r a t u r et o u g l l n e s st e s t ， a l l o w a b l es n s s e s ，h e a tt r e a t m e n t ，e x a m i n a t i o na n dl e a kt e s to f l n gp i p i n gm a t e r i a l ( a u s t e n i t i cs t a i n l e s ss t e e l ) s o m es i m i l a r i t i e sa n d d i 低r e n c e sw e r ep o i n t e do u t ，a n dt h ed i 伍j r e n c e sw e r ed i s c u s s e di l lp a r t i c u l a r k e yw o r d s ：a u s t e n i t i cs t a i n l e s ss t e e l ；a s m eb 3 1 3 ；g b t2 0 8 0 1 ；g b5 0 3 1 6 ( 上接第3 6 2 页) 认证要求：目前掌握的玻璃钢厂家资料情况 ( f p i 、n o v ) 对于满足i m oa 7 5 3 ( 1 8 ) l 3 的产品均取 得了船级社的型式认证；而对于j e tf i r e 耐火要求， 没有船级社的型式认证。 因此对于玻璃钢产品均须厂家提供第三方产品 合格证书及j e tf i r e 耐火等级的试验报告。 参考文献 llja s t me 1 5 2 9s t a n d a r dt e s tm e t h o d sf o rd e t e 肿i n i “ge 雎c t so fl a r g e h v d m c a r b o np o o lf i r e so ns b m c t u r a lm e m b e r sa n da s s e m b l i e ss1 2a s t mf l1 7 3 一o ls t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nf o r ，i l e r n l o s e t t i n gr e s i n f i b e r g l a s sp i p es y s t e m st ob eu s e df o rm a r i n ea p p l i c a t i o n s s 2 0 0 6 【3i s o1 4 6 9 2 2p e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a si n d u s t r i e sg l a s sr e i n f o r c e d p l a s t i c s ( g