常压潜水作为一项可选择的技术用于平台检测.docx

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常压潜水作为一项可选择的技术用于平台检测

常压潜水作为一项可选择的技术用于平台检测

摘要:

无论是用传统的潜水服还是ROV技术,平台检测都是一项复杂和成本高的工作。

传统的潜水服需要多次下潜,花费昂贵,使用ROV技术检测耗费时间较长。

常压潜水系统（ADS）与前两种方法相比,具有很多优点,不失为平台检测的一个可选方案。

本文讨论了ADS及其设备在平台检测上的应用,概述了ADS检测工具和技术的成本分析,总结了使用ADS完成的超过30次平台检测的结果。

关键词:

常压潜水平台检测空气潜水ADSROV

外大陆架（OCS）固定式平台的检测要求由美国联邦矿产管理局（MMS）确定。

MMS制定的联邦管理规程规定:

“所有建造在外大陆架的平台都应该进行定期的检测…”。

但是最终只有位于墨西哥湾200米深处的3412座平台符合该规定,可能还更少。

人类对海洋环境关注度的提高,浅水平台使用寿命的增加和海上暴风雨的摧残,导致了平台检测市场的重要发展。

随着这种需求的增加,石油公司正在以低成本的方式,寻求彻底和精确的检测技术。

传统的平台检测方式是利用ROV或带有专用装备的潜水员来实现。

用于平台检测的ROV通常配有摄像机、照相机、喷水式推进器和钢丝刷清洁工具。

ROV具有高速下潜、几乎无深度限制和水平工作距离长等优点。

但是ROV存在无法接近平台结构,视觉效果有限和空间感有限的缺点。

ROV还要求具有非常配合的NDT工具和远程操控设备。

利用潜水员进行平台检测,其优点是可以更好的接近平台结构和具有良好的视觉效果,同时可以大量供应手持NDT检测工具。

潜水员可以使用水或喷钢砂设备快速有效地清洗海生物。

其缺点是深度和压力限制,水平和垂直作业的能力有限,在饱和潜水的情况下,随着减压时间的延长,设备和操作的成本都较高。

如今,可以使用常压潜水系统（ADS）来实现平台检测,例如HARDSUITTM型装具,该系统结合了ROV和潜水员的优缺点,可以几乎无修改地使用手持式潜水员NDT工具。

可以像潜水员一样使用由水面提供的高压喷水流清洗海生物。

无须考虑减压问题,水平作业能力与ROV方式相同,无垂直作业能力限制。

其接近平台结构的能力和视觉效果与潜水员方式相同,而设备和作业成本远远低于饱和潜水的情况。

HARDSUITTM型常压潜水装具水下作业情况如图1所示。

1平台检测要求

MMS平台检测要求是基于美国石油组织工业标准的,该标准包括了定期基本水下检测（II级）和详细水下检测（III级）。

定期水下检测的结果可以作为将来的NDT检测（IV级）的必要条件。

基本或II级水下平台检测由水下外观检测和关键区域阴极电位测量组成。

外观检测主要用于以下情况。

（1）过度腐蚀。

（2）意外或环境过载。

（3）冲刷,海底不稳定等。

（4）疲劳损坏。

（5）设计或结构缺陷。

（6）存在残骸。

（7）过量海生物。

阴极电位测量的目的是检测阴极腐蚀保护的状况和效果。

在II级调查中通常需要照相和摄像技术。

详细或III级调查包括预先选择的高危区域或有损伤的可疑区域的详细检测。

该项检测要求先清洗覆盖在表面的海生物,以保证检测彻底。

该过程同样需要照相和摄像技术,有些还需要NDT检测的指导。

如果在基本或详细检测中发现或怀疑平台结构有损伤,就需要进一步进行NDT检测（IV级）。

NDT检测的程度和性质取决于损伤的性质,最常见的方法是超声波测厚法或进水构件测试法。

此外,裂纹检测可能需要使用交流磁场法（ACFM）,磁粉探伤（MPI）或超声波裂纹检测技术。

在多数情况下,需要额外的清洗或区域摩擦使NDT的效果更准确。

平台检测的最终结果是为了给平台能继续安全工作提供保证。

在多数情况下,检测结果的纠正可以延长平台的使用寿命。

阳极的移动与替换,过量海生物的清除,残骸的移动和支撑装置的安装都是为了延长平台使用寿命而采取的措施的例子。

2HARDSUITTM型常压潜水在平台检测中的应用

HARDSUITTM型HS1200（如图2所示）常压潜水装具为平台检测提供了一个理想的解决方案。

HS1200具有如下特征。

（1）自带双重（多余的）生命支持系统。

（2）数字式硬布线和水声通信。

（3）垂直和侧推系统。

（4）中性浮力的脐带缆提供动力,通信,视频和与水面连接的备用导线。

HS1200装具内部仍然保持一个标准大气压,无须再进行减压操作,这使得潜航员可在水中无限制的移动。

用于平台检测工作的HARDSUITTM型装具通常需要的设备包括:

两套带脐带缆的HS1200装具,一个水面控制舱或工作舱和一个用于收放装具的简易吊放系统。

HS1200装具以自由游行的方式进行工作,脐带缆可由手动控制或由脐带缆滚筒绞车控制。

标准的清洗和检测工具可以方便的安装在HARDSUITTM型装具上,需要满足的特殊要求如下。

（1）使用10,000或20,000psi水流冲击波完成海生物清洗。

水面提供的水流冲击波基本上与标准潜水员使用的水流冲击波一样,只有两处小的修改。

在工具上增加的浮力块减小了装具在水中的重量,在一头的低速喷射流替换成副喷射流喷嘴。

这使得HARDSUITTM型装具可以以两种模式使用该喷水装置。

（2）安装在头盔前部的倾斜的视频摄像机将产生的视频信号传输至水面进行视频显示。

该摄像机由水面控制员控制,并将结果记录在SVHS录像机上。

（3）静态影像的拍摄由35mmPhotoSea数字静止照相机和闪光灯完成。

该PhotoSea照相机安装在手部舱内的一个特殊工具上,这使得潜航员可以在装具内部启动照相机进行拍照。

（4）阴极电位测量由一个标准的电解池（银-氯化银）产生。

该电解池安装在装具的肩部方便潜航员自由操作。

在脐带缆中留有备用导线以方便对阴极电位的持续监测。

（5）超声波厚度测量和进水构件测试通过使用标准的工具完成。

Cygnus超声波厚度测量探头与HARDSUITTM型装具的动力供应连接,在脐带缆中的备用双绞线用于将RS485数据传输至水面。

（6）其他NDT工具包括MPI和ACFM也被用于HARDSUITTM型装具上。

这些工具根据特殊应用而作适当修改。

该HARDSUITTM型装具在平台检测上提供了很多特殊的优势。

（1）HARDSUITTM型装具的潜航员都具有NDT检测认证的资质。

检测客户可以直接和正在进行可疑探测的有资质的检测员通信。

（2）常压潜水比有压潜水或饱和潜水更安全。

常压潜水无减压病的风险。

（3）HARDSUITTM型装具的潜航员具有优秀的三维立体感,能安全地进入装具而不用担心被困住或被缆绳缠绕。

（4）HARDSUITTM型装具的潜航员具有很好的视觉灵敏度。

装具的视觉舱可以位于离可疑问题区域只有几英寸远的地方。

（5）HARDSUITTM型装具的数字通信提供了潜航员与水面之间的全透明通信。

（6）HARDSUITTM型装具可以应客户要求立即承担许多补救任务。

如果问题能在第一时间内解决则可以节约很多成本。

常压潜水在平台检测应用中的另一个优点是,当其与空气潜水相结合时可以具有更高的工作效率。

在典型的空气潜水检测工作中,潜水员会受到时间的限制。

如果潜水员也接受HARDSUITTM型装具的作业训练,那么同样的潜水员就能安全地,更好的操作、利用常压潜水服。

除了个人效率的提高外,由于HARDSUITTM型装具可以几乎无修改的使用大部分手持式NDT工具,这种空气潜水和HARDSUITTM型装具之间的工具共享更节省了成本。

4HARDSUITTM型常压潜水的性能比较

用于平台检测的几种方式的性能比较如表1所示,其中包括ROV,空气潜水,饱和潜水,HARDSUITTM与空气潜水和HARDSUITTM相结合方式之间的比较。

5经过验证的HARDSUITTM型装具平台检测性能

墨西哥湾的实例表明HARDSUITTM型常压潜水系统与空气潜水相结合的方式用于平台检测是非常有效和具有成本竞争力的。

这种方式已经在一段时间内在超过30个平台上得到应用。

该方式使用了以下设备和操作方法。

（1）潜水设备。

2×HS1200HARDSUITTM型ADS。

可移动吊放系统。

水面供应的空气潜水范围。

在开始的0～100m范围内使用空气潜水设备,此时减压保持在一个最小值。

（2）船:

140’四点系泊潜水船。

该船既可停泊在靠近平台上层建筑的下面,也可使用紧绳和前锚系泊。

（3）外观检测:

HARDSUITTM型装具用于对每一个结构对象进行近距离游行检测。

每一个感兴趣的区域都被SVHS记录设备拍下视频存档。

使用手动工具测量选定的阳极,使用极限度量或卡钳核实结构对象的圆度（椭圆形）。

（4）清洗:

在0～100m范围内,空气潜水员使用喷钢砂实现。

清洗阳极和结构对象时HARDSUITTM型装具使用10,000psi水流冲击波实现。

（5）阴极保护（CP）读数:

阴极保护探测器安装在HARDSUITTM型装具的肩部,通过脐带缆中的备用导线完成持续读数显示。

通常情况下,这些读数以10个为一组记录下来。

（6）焊缝质量检验:

在清洗完结构对象之后,HARDSUITTM型装具的潜航员需进行焊缝外观检测。

潜航员都是专业的检测员。

焊缝检测过程通过装具通信系统被记录下来并以录像的形式保存备案。

（7）照相技术:

35mmPhotoSea照相机和闪光灯安装在HARDSUITTM型装具的手部舱内,用于拍摄静态影像。

潜航员通过放置照片板来识别位置或节点。

（8）进p空气潜水平均时间:

38min

HARDSUITTM型装具:

107次

HARDSUITTM型装具平均下潜时间:

182min

6结论

常压潜水作为一项满足如今的平台检测需要的可选技术,它的可执行性已经被证实,且具有不错的成本效益。

在100-1200m水深,ADS可以安全,准确,比ROV或饱和潜水更低成本地执行平台检测的必要任务。

在水深不到100m的区域,空气潜水是最有效的方式,当其与HARDSUITTM型装具结合工作时可以达到更大的效率。

HARDSUITTM型装具可以用于平台检测的任何任务,且可以无修改的使用大部分为潜水员准备的清洗工具或NDT检测工具。

参考文献

[1]CodeofFederalRegulations,Title30,Part250,SubpartI,Section912,“PeriodicInspectionsandMaintenance”.

[2]AmericanPetroleumInstitute,APIRP2A“RecommendedPracticeforPlanning,Designing,andConstructingFixedOffshorePlatforms”,Section14,Surveys.

[3]Rau,JerryF.,“BasicUnderwaterCorrosion”,ProceedingsUnderwaterIntervention2002Conference,NewOrleans,LA,February2002.

──译自“AtmosphericDivingasanAlternativeTechnologyforPlatformInspections”