ISO 12736-32023 包括低碳能源在内的石油和天然气工业管道和海底设备的湿式隔热系统第3部分系统之间的接口、现场连接系统、现场维修和预制隔热标准立项发展报告

石油和天然气工业包括低碳能源在内的管道和海底设备湿式隔热系统第3部分：系统之间的接口、现场连接系统、现场维修和预制隔热标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Wetthermalinsulationsystemsforpipelinesandsubseaequipment—Part3:Interfacesbetweensystems,fieldjointsystems,fieldrepairsandpre-fabricatedinsulation摘要随着全球油气开发向深海迈进以及低碳能源战略的持续推进，海底管道和设备的湿式隔热技术面临前所未有的工程挑战。在深水高压低温环境下，湿式隔热系统的完整性直接关系到油气输送的安全性和经济性。然而，系统之间的接口处理、现场连接系统的施工质量、现场维修的可操作性以及预制隔热构件的标准化等问题，长期以来缺乏统一的国际规范，导致不同供应商、不同项目之间的隔热系统在兼容性、可靠性和可维护性方面存在显著差异。为应对这一行业痛点，国际标准化组织（ISO）依托其下设的ISO/TC67“石油、石化和天然气工业材料、设备和海上结构技术委员会”制定并发布了ISO12736-3:2023。该标准作为ISO12736系列标准的重要组成部分，系统规定了湿式隔热系统在接口设计、现场连接、维修操作和预制构件等方面的技术要求与测试方法。本报告全面梳理了该标准的编制背景、核心内容、关键技术指标及其行业应用价值，并重点介绍了标准制定参与单位的贡献。报告认为，该标准的发布填补了国际湿式隔热系统接口与现场作业标准化的空白，对于提升深海油气工程质量和推动低碳能源发展具有重要的指导意义。关键词：湿式隔热；海底管道；现场连接系统；接口标准化；低碳能源；ISO12736Keywords:WetThermalInsulation;SubseaPipelines;FieldJointSystems;InterfaceStandardization;LowerCarbonEnergy;ISO12736一、引言1.1标准立项的背景全球海洋油气资源开发正加速向深水区和超深水区推进，水深超过3000米的超深水油田开发已成为行业前沿。与此同时，在碳达峰、碳中和目标驱动下，油气行业正积极向包括碳捕集利用与封存（CCUS）、海底氢能输送等在内的低碳能源领域拓展。在这一过程中，海底管道和设备的保温隔热性能直接影响流动保障（FlowAssurance）策略的可行性和有效性。在深海环境中，海底管道内部的油气流体温度通常在60℃至120℃之间，而环境海水温度低至2℃至4℃。若管道缺乏有效的隔热保护，流体在长距离输送过程中将因热量散失而产生蜡质沉积、水合物生成等问题，严重时会导致管道堵塞甚至停产事故。湿式隔热系统（WetThermalInsulationSystem）作为直接敷设于管道外表面并长期浸泡于海水中的隔热解决方案，是保障深海流动安全的关键技术。然而，一个完整的湿式隔热系统通常由多个子系统组成：管道主管体的预制隔热层、管段之间的现场连接系统（FieldJointSystems）、隔热系统与其他附属设备（如阳极、传感器、支撑结构）之间的接口，以及损坏后的现场维修方案。这些子系统之间的衔接是否良好、施工工艺是否规范、维修是否便捷有效，直接决定了整个隔热系统能否在数十年设计寿命内保持性能稳定。此前，这些关键环节缺乏统一的国际标准，工程实践中主要依赖各承包商的企业标准和项目规格书，导致隔热系统在接口处频发失效案例，造成巨大的维修成本和安全风险。1.2标准化需求分析ISO/TC67技术委员会在调研中发现，行业内对湿式隔热系统标准化存在以下迫切需求：第一，接口兼容性问题突出。不同供应商的隔热材料体系在化学兼容性、热膨胀系数、粘结性能等方面存在较大差异，在系统接口处容易出现脱粘、开裂、渗水等失效模式，亟需统一的接口设计要求与验证方法。第二，现场连接工艺缺乏统一规范。现场连接系统（即管道现场环焊缝接头的隔热补口）是整个隔热链中最薄弱的环节。由于现场施工条件较工厂预制环境差，其质量控制难度大，需要明确的材料选择、施工工艺和检验验收标准。第三，现场维修的标准缺失。海底管道在运行过程中可能因锚拖挂、落物冲击等原因造成隔热层局部损坏，维修作业需要在水下或陆上开展，缺乏统一的维修材料和工艺标准导致维修质量难以保证。第四，低碳能源新场景提出了新需求。随着CCUS和海上氢能等新业态的发展，隔热系统面临CO₂、H₂等特殊介质的腐蚀环境和更高的温度压力条件，需扩展标准的适用范围以涵盖这些新场景。二、标准编制过程概述ISO12736-3:2023的编制工作由ISO/TC67下属的工作组负责推进。该工作组汇集了来自全球主要油气公司、隔热材料制造商、海底工程建设承包商、检验认证机构以及科研院所的专家。标准编制遵循ISO导则规定的程序，经历了提议准备阶段（NP）、工作草案阶段（WD）、委员会草案阶段（CD）、国际标准草案阶段（DIS）和最终国际标准草案阶段（FDIS）等若干关键阶段，最终于2023年10月5日正式发布。该标准的制定充分参考了此前已发布的ISO12736-1:2014《湿式隔热系统第1部分：材料、系统及生产过程中的应用规范》和ISO12736-2《湿式隔热系统第2部分：设计、安装和测试规范》等系列标准，在保持系列标准统一框架的基础上，重点聚焦于此前未能充分覆盖的接口、现场连接、维修和预制构件等系统工程层面。标准编制过程中，工作组收集并分析了大量来自墨西哥湾、北海、巴西深海、西非沿海及中国南海等海域的实际工程案例和失效数据，为标准技术条款的制定提供了扎实的实践依据。三、标准主要技术内容3.1系统之间的接口（InterfacesbetweenSystems）本标准对湿式隔热系统与其他系统之间的接口提出了系统的技术要求。接口类型涵盖：隔热系统与管道外防腐涂层之间的界面、隔热系统与阴极保护阳极之间的界面、隔热系统与管线附件（如弯头、三通、法兰、膨胀补偿器等）之间的界面，以及隔热系统与结构支撑件、传感器和监测设备之间的界面。标准要求各类接口的设计应确保隔热性能的连续性，避免因几何突变或材料不匹配造成的局部热桥效应。接口部位的材料应具有相容的化学性能和力学性能，在高压海水渗压和热循环作用下不得出现脱粘、滑动或开裂。对于异种材料的连接界面，标准要求开展加速老化试验和热循环试验，以验证其在设计寿命内的长期稳定性。标准还针对接口设计中的热膨胀差异问题给出了工程指导原则，要求设计者在接口处预留适当的位移补偿量，或选用弹性模量匹配的过渡材料，以吸收温差引起的热应力。3.2现场连接系统（FieldJointSystems）现场连接系统是湿式隔热系统的关键环节，也是施工质量最难控制的部位。这主要是因为在铺管作业中，管段的环焊缝连接需要在连续作业线上完成，隔热补口作业的时间窗口受到严格控制。ISO12736-3:2023对现场连接系统的材料选择、施工工艺和检验要求进行了全面规定。在材料选择方面，标准要求现场连接所用隔热材料与管体预制隔热层具有同等级别的导热系数、密度、吸水率和水深等级；在施工工艺方面，标准规定了表面预处理等级、材料混合与涂敷参数、固化条件（温度、时间）和层间搭接尺寸等关键参数；在检验方面，标准要求对每个现场连接接头进行外观检查、尺寸测量和无损检测（如超声检测或高频脉冲检测），并对一定比例的接头开展破坏性试验以验证隔热层与钢管的粘结强度和隔热性能。标准特别强调了对海上施工环境下湿度和盐分对连接质量影响的控制措施，规定了在恶劣天气条件下的施工限制条件以及返修工艺的审批程序。3.3现场维修（FieldRepairs）水下设施的维修作业具有高难度、高风险和高成本的特点，因此需要预先制定可行的维修方案。本标准对湿式隔热系统的现场维修提出了分类分级的规范要求。标准将维修工况划分为以下几类：轻微表面损伤（仅影响隔热层外层，未穿透至防腐层或钢管本体）、中等深度损伤（隔热层部分厚度损失）、严重损伤（隔热层完全穿透且防腐层受损）以及结构性损伤（涉及钢管本体的损伤）。针对不同级别的损伤，标准规定了相应的维修材料选择原则、表面处理要求、维修工艺参数和验收标准。标准要求维修所用材料的性能应与原隔热系统设计性能相匹配，包括但不限于导热系数、密度、抗压强度和耐海水老化性能。同时，标准鼓励采用可水下固化的维修材料体系，以减少维修作业对浮袋、沉箱等辅助设施和潜水作业工时的依赖。对于维修后的隔热系统，标准规定了目视检查、厚度测量和粘接质量抽查等验证手段。3.4预制隔热（PrefabricatedInsulation）对于管道弯头、三通、法兰、水下管汇（Manifold）等异形管件和设备，工厂预制隔热是保证隔热质量的有效途径。ISO12736-3:2023对这些预制隔热构件的设计、材料、制造工艺、质量控制和运输储存提出了明确的规范要求。标准要求预制隔热构件的设计应与被包覆设备的几何形状精确匹配，在提供连续隔热层的同时不干扰设备的操作和维护需求。预制隔热层可采用浇注聚氨酯、环氧基复合材料和橡胶基弹性体等多种材料体系，但均应满足设计水深对应的静水压等级要求。标准要求预制构件制造过程中实施严格的尺寸公差控制，并在出厂前完成100%的外观检查和规定比例的抽检试验。此外，标准还对预制隔热构件的包装、运输和现场储存条件提出了保护性要求，以避免在运输和吊装过程中造成机械损伤或吸水劣化。四、关键技术和试验方法4.1热力学性能测试本标准延续了ISO12736系列标准对湿式隔热材料热力学性能的测试要求，包括导热系数测定（采用防护热板法或热流计法）、比热容测定和热膨胀系数测定等。对于涉及系统接口和现场连接的试样，标准引入了界面热阻的测试方法，以量化评价连接部位隔热性能的削弱程度。4.2模拟服役条件的验证试验标准要求对湿式隔热系统开展模拟服役条件的长时间验证试验。试验装置应将隔热系统试样置于压力容器中，施加等效于设计水深的水压，并同时进行内部加热和外部冷却，以模拟实际运行中的温差条件。试验周期通常不少于90天，试验结束后应评估试样的吸水率、导热系数变化率和界面粘接强度等关键指标。4.3机械损伤和修复试验针对现场维修的应用场景，标准引入了标准的损伤预制方法和修复工艺验证流程。测试人员应按照标准规定的几何尺寸和方法在隔热系统试样上预制规定的损伤形貌，然后按照推荐的维修工艺进行修复，最后通过力学试验和隔热性能测试评价修复效果是否满足设计要求。五、标准的主要应用价值5.1推动行业工程实践的规范统一ISO12736-3:2023的发布为全球范围内的深海油气工程中湿式隔热系统接口和现场施工环节提供了统一的技术准则。工程设计方可以依据该标准制定更为规范和可比的招标技术文件，承包商可以在统一的框架下优化施工工艺和质量控制流程，业主方则拥有了一套独立的技术审核和验收依据。这将有效减少因技术标准不统一而引发的工程变更和争议，提升项目整体效率。5.2降低全生命周期成本通过在标准和设计层面对接口、现场连接和维修环节进行系统规范，可显著降低湿式隔热系统在全生命周期内的失效概率和维修频次。尽管按照本标准进行更为严格的材料筛选和工艺验证可能在项目初期增加少量投资，但从全生命周期的维度评估，因减少非计划停产和维修作业而节约的成本远高于前期投入。5.3支撑低碳能源业务的发展在油气行业向低碳能源转型的大背景下，用于CO₂海底封存、海底氢能输送等场景的管道和设备对隔热系统提出了更为苛刻的要求。ISO12736-3:2023已将“包括低碳能源（includinglowercarbonenergy）”明确纳入其适用范围，这为未来低碳能源基础设施的隔热系统设计与施工提供了前瞻性的标准支撑。六、主要起草单位介绍ISO12736-3:2023的编制汇聚了全球多家行业领先机构的专家力量。在众多参与单位中，挪威船级社（DNV）发挥了尤为突出的作用。DNV总部位于挪威奥斯陆，是一家拥有160余年历史的国际权威认证、检验和风险管理机构，在石油天然气行业享有极高的技术声誉。在ISO/TC67框架下，DNV长期承担多个标准制定工作组的召集人和秘书处角色，在海底管道完整性管理、流动保障和海工结构设计等领域积累了丰富的标准编制经验。在本标准的编制过程中，DNV的专家团队主导了多个关键技术章节的起草工作，特别是在现场连接系统的检验验收方法、维修分级体系以及模拟服役条件的验证试验方法等方面提供了大量来自第三方认证实践的数据积累和技术建议。DNV在北海、墨西哥湾和巴西深海等全球主要油气产区积累了大量的湿式隔热系统认证检验数据和失效案例分析成果，这些一手资料使标准的技术条款更具工程针对性。此外，DNV还牵头组织了多项国际联合工业项目（JIP）来开展湿式隔热材料在高压高温条件下的长期性能研究，其研究成果直接为本标准中相关试验方法的制定提供了科学依据。七、结论与展望ISO12736-3:2023《包括低碳能源在内的石油和天然气工业管道和海底设备的湿式隔热系统第3部分：系统之间的接口、现场连接系统、现场维修和预制隔热》的发布实施，标志着国际湿式隔热系统标准化工作实现了从材料到系统、从工厂生产到现场作业、从新建安装到运营维护的全链条覆盖。该标准紧密呼应了当前海洋油气工程向深远海发展的技术需求，以及低碳能源基础设施建设的时代趋势，为全球湿式隔热系统工程实践提供了权威的技术依据。展望未来，随着深海油气开发水深纪录的不断刷新和CCUS、海上氢能等低碳能源场景的日益成熟，湿式隔热技术将持续面临更高的温度、压力、腐蚀性介质等挑战。ISO/TC67将在现有系列标准的基础上，持续推进湿式隔热技术标准的动态更新，重点关注智能监测技术与隔热系统的集成、新型环保隔热材料的应用认证、以及数字化施工质量追溯等新方向。中国作为全球重要的海洋工程装备制造基地和深海油气开发国家，应积极跟踪并深度参与相关国际标准的制修订工作，将国内工程实践经验与国际标准体系有效衔接，在提升国内行业技术水平的同时，增强在国际标准化治理中的话语权和影响力。参考文献[1]ISO12736-3:2023,Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Wetthermalinsulationsystemsforpipelinesandsubseaequipment—Part3:Interfacesbetweensystems,fieldjointsystems,fieldrepairsandpre-fabricatedinsulation[S].Geneva:InternationalOrganizat