海底管线保护类型

,海底管线敷设保护类型,1、混凝土涂层保护,3、导流板保护,4、柔性材料的保护,5、人为埋入法保护,6、其他保护方法,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,2、聚合物包层保护,8、小结,四、海底管线敷设保护类型,1、混凝土涂层保护,在海底管道上施加混凝土涂层, 主要是为了：,对管道提供负浮力, 以保持管道在海底位置稳定 (故称加重层),对管道的外防腐层和钢管提供机械保护, 以防止防腐涂层和钢管在吊装、运输、安装和运行期间被损伤。,混凝土涂层还能增加管道的热绝缘度, 增加管道对屈曲稳定的抵抗能力。,四、海底管线敷设保护类型,海底管道混凝土涂层的功能决定了混凝土涂层应具备的技术性能, 主要包括几项技术要求,密度,抗压强度,抗弯能力,抗冲击能力,界面抗剪强度,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,混凝土加重涂层的密度,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,混凝土加重涂层的吸水率,混凝土涂层的吸水率, 也是影响海底管道水下重量的不容忽视的因素。吸水率越高, 增加的水下重量越大, 给铺管施工对海底管道的控制带来不利。因此在设计中要对吸水率提出明确的规定, 一般要求重量吸水率小于 5%。,混凝土加重涂层的抗压强度,当海底管道用铺管船铺设时, 管段在铺管船甲板上经过焊接站连成较长的管道, 然后通过张紧器和船尾托管架下水。混凝土加重涂层在通过张紧器时, 局部长度的圆周方向被挤压, 靠此压力摩擦在管道上形成几十至上百吨的轴向张力, 以抵抗管道水下部分因重力等作用产生的下滑, 因此要求混凝土具有较高的抗压强度。,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,混凝土加重涂层的抗弯能力,在滩海地区采用拖管法铺设管道时, 在管道下沉、弃管和从海底起吊连管作业时都有较大的弯曲应力, 这些都要求加重层混凝土具有较高的抗弯能力。,采用S型铺管船铺管时,管道从铺管船下放到海床的形态可以分为拱弯区和垂弯区(如图所示),这样的状态要求混凝土加重层具有较高的抗弯能力,否则混凝土层会发生弯曲破坏而脱落,以至于不能起到加重和保护的作用,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,混凝土加重涂层的抗冲击能力,对于后挖沟管道, 挖沟设备也有可能损伤管道。,混凝土加重涂层除了为管道提供负浮力, 还有一个作用就是保护管道在受到外来物体冲击时不遭到破坏。,外部冲击,当海况恶劣时, 在铺管过程中, 波浪力交替地使管道升沉, 可能与托管架上的滚轮发生剧烈的撞击。,若铺管船在波浪中升沉, 而且海底是岩石, 刚刚着地的管道随之升沉与海底岩石碰撞也可能引起进一步损伤。,海底管道还可能经受渔网拖板和投锚冲的作用。,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,混凝土加重涂层的界面抗剪切强度,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,海底管道混凝土加重涂层涂敷技术,1、混凝土涂层保护,四、海底管线敷设保护类型,2、聚合物包层保护,海底管道的结构形式主要取决于其输送介质的特性和其所在服役海域的环境条件，钢质海底管道的结构形式主要有 4 种，如图所示。其中结构型a用于经脱水处理而不进行深分馏处理的天然气富气，b用于未经处理酸性的天然气富气复合管。而 c、d为用于原油输送的保温管结构型式。,四、海底管线敷设保护类型,为了防止海底管道遭受外界环境的腐蚀，钢管的外表面采用防腐涂层覆盖和安装牺牲阳极的方法对管道进行保护。防腐涂层的选择主要与环境条件和输送介质温度有关,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,海底管道外防腐涂层将钢管外表面与外部腐蚀环境隔离开，阻止环境中的腐蚀介质进入钢管的钢质外表面，以达到钢管外表面免遭环境介质引起的腐蚀破坏.,外防腐涂敷层与牺牲阳极的关系,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,海底管道外防腐层选择,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,海底管道外防腐涂层的主要性能要求是绝缘性能、粘结性能( 附着力) 、抗阴极剥离性能、抗机械损伤等指标，且FBE应具有良好的阻透气透水性能。粘结性是指FBE与处理后钢质表面的附着力，良好的附着力能提高其抗阴极剥离的性能和剪切应力传递能力。,3LPE 和 3LPP 性能要求,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,当防腐涂层完全有效地覆盖管道钢质表面时阴极保护系统不起作用，只有在防腐涂层本身存在缺陷或在运输、施工及服役过程中由于渔业活动等对防腐涂层产生损伤，以及在服役期间由于防腐涂层老化而产生防腐涂层局部剥落而导致钢管钢质裸露，这时裸露的钢质表面就很容易产生海水腐蚀，此时由牺牲阳极给钢管裸漏表面通以阴极电流，钢管金属表面阳极极化，使其处于阴极状态，裸露的钢管表面电子释放被抑制，从而达到防止钢管腐蚀的目的。,外防腐涂层与阴极保护的关系,外加电流法和牺牲阳极法统称阴极保护。对海底管道而言，由于受环境条件的限制，其阴极保护一般采用牺牲阳极法。,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,海底管道阴极保护设计参数主要取决于管道服役所处的环境条件，如海水海泥的电阻率、阳极电容量、防腐涂层破损系数、管道设计寿命等因素。其中管道防腐涂层破损率除去其固有的针孔、露点外，主要与管道的结构型式和施工方法以及服役过程中各种渔业活动有关。,海底管道阴极保护设计,2、聚合物包层保护,四、海底管线敷设保护类型,在管线顶部添加导流板便是一种较为高效的防护措施，其工作原理是当水流经过海底管线时，受到导流板的阻挡会改变流向且增强管线附近流体区域涡动强度，管线两侧压差增大，管线底部泥沙冲刷速度加快，同时利用管线的自重和导流板产生的向下驱动力，将管线逐步嵌入海底泥沙中，最终会将导流板也埋设到海底。,3、导流板保护,但导流板在促使管线自埋的同时，增大了管线周围的冲刷深度和宽度，同时也使管线受力明显增加，可能会对管线造成更大的威胁。,四、海底管线敷设保护类型,4、柔性材料的保护,柔性材料防护是指在管线周围布置一些柔性的附属品，减缓水流流速，增加管线周围悬浮泥沙的淤积量，从而对管线进行了保护。目前采用和研究的有仿生态的人工草、悬浮帘、柔性导流板。,四、海底管线敷设保护类型,悬浮帘及人工草防护,悬浮帘和“人工草”均由柔性材料制成，其可在水中悬浮，并在水流作用下来回摆动，形成一个阻力围栅，减缓水流流速，使水流中的泥沙及携带的其它微小物质透过“人工草”迅速沉积，填充在水底。经过一段时间的沉积，便可将管道覆盖。,4、柔性材料的保护,四、海底管线敷设保护类型,柔性导流板防护,管道两侧压力差是导致管道冲刷的主要因素。柔性导流板的安装能明显减小管线两侧的压差，当其减小至临界值时，即可防止管线尾流区的管涌及冲刷。,4、柔性材料的保护,四、海底管线敷设保护类型,5、人为埋入法保护,为防止管线受海床上复杂的水动力、渔业等因素的破坏，管线铺设中经常是把管线埋入海床一定深度。,人为埋入法是指采用机械对海床进行挖掘，将管线安装到沟渠中，然后将其掩埋，使管线位于海床以下，所处的海洋环境相对较稳定，因此达到了保护管线的目的。,四、海底管线敷设保护类型,6、其他保护方法,四、海底管线敷设保护类型,6、其他保护方法,四、海底管线敷设保护类型,7、海底管线损害预防措施,按标准施工,很多国家对海底油气管道的铺设有严格的工业标准，比如掩埋不足就难以提供足够的防锚保护，这就要求管线所有者在铺设过程中严格按照工业标准指导进行,一丝不苟达到足够的防锚保护深度,同时主管部门应对施工者的铺设质量加以监督。以渤海湾这样的浅海为例,考虑到海床特征、水面运输密度和海下作业机械对海底管线的损害范围,沟堑应达到1.5-2米的深度较为安全。,四、海底管线敷设保护类型,设立明显标志,应会同主管部门在管线集中的海底走廊,设立醒目的海上标志,提醒其他用海者防止对海底管线的误操作。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,全方位防腐,通过规范使用材料、监督制造质量、严格把关焊接质量以及用“智能猪”探査等手段,减少腐蚀造成的破裂事故。对于作业者则要求严格进行水下巡检,作为环保承诺的具体措施。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,增强泄漏检测能力,在海底油气管道破裂中,泄漏检测水平的高低起着至关重要的作用,也是能否及时堵漏、进行海上收油的前提条件。因此,不少国家提出了可参考的工业标准。比如对于油品输运管线,在泄漏规模达管线内总量的2%时,无论管线和阀门间隔多长，检测设备应于20分钟内检测到信号。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,提高监测水平,管线所有者应严格执行定腿检制度,并提高泄漏检测和监测水平。但目前,检测系统和设备都有其局限性,在灵敏度、精确度、可靠性、可操作性和连续检测能力等方面还亟待提高。比如由腐蚀产生的破裂点面积通常都很小,特别在焊点、阀门连接处等出现的破裂点,溢出率不大,会在相当长一段时间,检测设备并无明显指示,以至于很多事故发生后,是海上人工观察或海事卫星最先发现的。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,制定应急响应计划,海底油气管道所有者首先要制定有针对性的应急响应计划,保证油气管线破裂事故发生后,能够清楚界定不同区域和层次的主管部门、应急机构和海底油气管道所有者、作业者的职责,需要哪些应急资源,同时配套清晰简洁的行动策略方案。这一应急计划还应考虑扩展的可能性,特别是与作业者总体应急预案相衔接。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,鼓励公众参与,海底油气管道的保护需要管理层、治安机构、企业和民间团体共同努力。根据我国国情,可以考虑建立激励和奖励制度,鼓励渔业人员和海洋油气作业者及时报告海上发现的不明来源溢油,指明位置和拍照,经核实后予以奖励。同时应立法对民间举报者给予法律保护,严禁打击报复行为。,7、海底管线损害预防措施,四、海底管线敷设保护类型,直面事故,像交通事故一样,不管如何预防,海底油气管道裂事故都难免会发生。这时,最重要的是适时根据事故级别,迅速实施相应