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隨著國內企業國際化的推進，海外管道項目越來越多，對膨脹彎施工的標準規范要求越來越嚴格。雖然國內膨脹彎安裝技術已經非常成熟，但根據以往項目經驗，大部分施工過程對標準規范執行不徹底，從而導致施工質量不合格，存在大量隱患。本研究根據沙特阿拉伯國家石油公司項目施工標準規范，詳細介紹了膨脹彎安裝工藝流程。

1工程概述

該項目位于阿拉伯海，沙特阿拉伯國家石油公司的油田區。根據業主要求，需要新建5條海底管道，包括一條登陸管線，管道尺寸包括10in（25cm）、16in（40cm）、24in（60cm）、和36in（90cm）。膨脹彎多達35節，膨脹彎管道上帶有外防腐水泥涂層，單節膨脹彎長度最大達62m；膨脹彎需要水下注入處理的海水后安裝，且不允許使用吊機對接法蘭等，施工難度較高。表1為膨脹彎管道基本參數。

2施工分析

2.1駁船裝船穩性計算

為減少海上膨脹彎焊接工作量，非最后一節膨脹彎的預制工作都集中在陸地碼頭完成，然后通過駁船將膨脹彎運輸到現場。與普通整管的海上運輸不同，陸地預制膨脹彎的尺寸和形狀不規則，使得駁船裝船固定及甲板布置需要根據駁船尺寸進行設計并進行穩性計算，以保證駁船的安全運輸。采用MOSES軟件對單體駁船和駁船裝載結構物建模，進行駁船穩定性分析。

2.2淺水動力定位

（dp）模式下潛水作業分析動力定位船進行潛水作業時，為防止臍帶纜被推進器絞纏，需要滿足臍帶纜最小安全長度[1]。安全距離主要受潛水作業水深和潛水吊籠入水點至推進器距離的影響，尤其是在淺水區域。假定潛水員臍帶纜最小安全距離為Smin，作業水深為H，潛水吊籠入水點至推進器距離為L，推進器影響范圍半徑為R，則計算公式見式（1）。Smin=H2+L2■-R（1）

2.3膨脹彎吊裝分析

使用SACS軟件進行膨脹彎吊裝分析，交互檢查遵循挪威船級社海洋標準DNV-OS-F101-2020《海底管線系統規范》[2]。該標準將荷載分為功能、環境、構造和意外。管道系統的每一部分都是最不利的荷載組合。首先利用軟件建立模型并進行配口計算。

3膨脹彎安裝施工工藝

3.1船舶就位

在完成所有準備工作后，船舶應停留在平臺外500m（安全區域）處，通知相關平臺并得到允許后，按照批準的就位圖進行就位。就位前潛水監督需要考慮現場的天氣及水文條件，船長需要考慮距離平臺安全距離、風速及流向等因素。船舶需要根據潛水員臍帶纜最小安全距離進行就位，如果無法滿足最小安全距離，可以利用備用潛水支持小船進行潛水作業。潛水支持小船只能作為備用，工作時間不超過5h。

3.2平管起始封頭拆除

在斷開起始/終止頭之前，潛水員應檢查管道是否有吸力。在確認沒有吸力的情況下，在平管段安裝浮帶和配重塊；對浮帶充氣，將平管提升至距離海床面約0.5m處，拆除封頭上的法蘭保護器并回收。之后分別拆除封頭下半部分螺栓，將平管下沉至海床面，再拆除上半部分螺栓，最后連接吊索具至作業船吊機，將起始封頭回收至甲板。具體如圖1所示。

3.3最后一節膨脹彎測量

在平管法蘭一端安裝法蘭測量儀，在對接法蘭上安裝另外一個測量儀，收緊法蘭測量儀鋼絲，確保鋼絲繃緊無松弛。記錄鋼絲的長度、水平角度、垂直角度及偏移量。根據水下測量結果，對最后一節膨脹彎實際長度進行調整[2]。數據定義如下：L0為鋼絲收到甲板后的長度，mm；L1，L2分別為立管和平管側法蘭測量儀搖桿的長度，mm；α，β分別為立管和平管法蘭的水平角度，°；D1，D2分別為立管和平管法蘭面的厚度，mm；A為測量儀底座擋板到拉桿立柱中心的距離，mm。具體如圖2所示。

3.4最后一節膨脹彎預制

根據計算結果繪制預制圖紙，并根據圖紙進行精確預制。按照標準規范對最后一節焊口進行焊接、檢驗、內外防腐、甲板試壓等。如果最后一節膨脹彎設計角度與實際角度偏差過大，就需要對彎頭進行切割，以調整角度，操作步驟如圖2所示。

3.5膨脹彎安裝工藝

3.5.1吊裝配扣

需要的潛水工具、浮帶、螺栓、熒光棒、小型信標、牽引繩等輔助工機具附帶到膨脹彎一起吊裝下水；將化學藥劑棒塞入膨脹彎內，使用木法蘭封堵兩端。按照吊裝計算對膨脹彎進行索具配扣，在甲板上進行試驗性起吊，調整倒鏈長度，直至調平。吊裝膨脹彎入水，打開膨脹彎兩側的木法蘭，灌入海水，使化學藥劑棒完全溶解，在對接過程中使膨脹彎管內充滿經化學藥劑處理的海水。

3.5.2法蘭對接

潛水員指揮吊機，使用牽引纜繩調整膨脹彎在水下的位置，直到兩個對接法蘭平行且非常接近。斷開吊機與吊裝索具，布置A字架、浮帶、倒鏈等工具，穿螺栓，放墊圈，進行法蘭組對。使用游標卡尺檢查最終間隙，確保間隙均勻[4]。

3.5.3螺栓液壓拉伸

確保法蘭完全配合，將螺栓和螺母擰緊。用扳手調整法蘭的間距，直到兩法蘭間的間距滿足校準要求。按50%或者100%螺栓拉伸程序執行，逐漸加力到拉伸值的30%，75%，100%，完成螺栓液壓拉伸。

4結語

國內膨脹彎安裝技術沒有形成一套完整標準體系，經常導致施工質量不合格，存在大量隱患。沙特阿拉伯國家石油公司項目中，施工嚴格執行標準規范，并形成一套完整的標準化體系文件，與國內項目膨脹彎安裝相比，有許多獨特之處。

（1）非最后一節膨脹彎集中在陸地碼頭預制，膨脹彎整體尺寸較大，且形狀不規則，造成駁船裝船固定困難，需要繪制駁船甲板布置圖并進行駁船穩性計算，以確保運輸安全。

（2）淺水動力定位船進行膨脹彎安裝，就位靈活，施工效率高，但需要充分考慮動力定位船推進器對潛水作業臍帶纜絞纏的風險，并提出用潛水支持小船配合潛水作業的方法。

（3）膨脹彎設計角度與實際測量角度偏差較大時，可以直接切割彎頭進行角度調整。

（4）將化學藥劑棒提前填充到膨脹彎管內，在膨脹彎安裝過程中，化學藥劑棒完全溶解，使管內充滿經化學藥劑處理的海水。

（5）膨脹彎法蘭對接過程中，需要使用浮帶、A字架代替吊機進行水下對接調整。膨脹彎安裝施工的這些特點，在國內項目中非常少見。通過總結該項目中膨脹彎安裝施工的經驗，形成一套完整的膨脹彎安裝施工標準流程，為今后膨脹彎安裝項目提供一定的借鑒，進一步提升膨脹彎安裝施工的整體水平。

參考文獻：

[1]徐進,肖曉凌,閆向峰,等.動力定位潛水作業及安全管理實踐[J].中國造船,2016,57(z1):539-545.

[2]朱紹華,魏行超,劉勃.使用法蘭測量儀進行海底管線膨脹彎測量技術研究與應用[J].中國海上油氣,2008,20(5):342-344.

[3]崔占明,田煒,李月海,等.末節膨脹彎預制過程的計算與分析[J].石油和化工裝備,2013(6):32-34.

[4]王志偉.海管膨脹彎形式分析及安裝技術研究//中國油氣管道安全運行與儲存創新技術論壇論文集[C].西寧:中國石油學會,2010.

作者:韓旭 劉豐 李睿堯 陳靜 王佳 單位:海洋石油工程股份有限公司