FPSO水下檢測技術(shù)

FPSO水下檢測技術(shù)

楊貴強(qiáng)

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司,天津 300452)

摘要：結(jié)合實(shí)際介紹FPSO檢測的概念，分析說明檢測的目的，詳述FPSO常規(guī)水下檢測的內(nèi)容，總結(jié)對比各種常用檢測技術(shù)，分析檢測中容易發(fā)現(xiàn)的缺陷和缺陷可能形成的原因。

關(guān)鍵詞：潛水；水下檢測；ACFM；FPSO

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.019

中圖分類號：U674.38;p754

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-7953(2015)05-0065-04

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：第一楊貴強(qiáng)(1971-)，男，學(xué)士，高級工程師

Abstract:The concept and purpose of FPSO underwater detection is explained. The contents of routine underwater inspection FPSO are elaborated. A variety of common detection techniques are analyzed comparatively. The defects which can be easily found in the underwater detection is introduced, and the causes of these defects are analyzed.

修回日期：2015-09-01

資助項(xiàng)目：工信部項(xiàng)目(E-J215A002)

研究方向:海洋工程

E-mail:yanggq@cnooc.com.cn

FPSO在服役地點(diǎn)一般停留時間在10年以上，不能像油船一樣定期進(jìn)塢維修，而且巨大的外殼增加了風(fēng)、浪、流及冰的作用面積，局部結(jié)構(gòu)損壞有可能導(dǎo)致設(shè)施的整體失效。所以應(yīng)該對其進(jìn)行定期或不定期的檢測，隨時掌握FPSO結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。

根據(jù)船級社檢驗(yàn)計劃，F(xiàn)PSO水下檢測(或水檢代替塢檢)的周期通常為5年一次。這項(xiàng)工作的開展，首先是全面完整地收集設(shè)計、建造、安裝時的原始資料和使用過程中的損壞記錄。對所收集的資料進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上依據(jù)具體的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、參照國際慣例和檢測經(jīng)驗(yàn)，編制出中長期檢測大綱和年度檢測計劃。據(jù)此制定實(shí)施作業(yè)方案，做施工準(zhǔn)備[1]。

1Ⅰ類檢測

指由潛水員攜帶水下錄像系統(tǒng)，對水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行一般性外觀檢查。外觀檢查是最基本的檢查，要借助測量工具、照明燈光，必要時要打磨清理。潛水員在水下辨別方向很困難，要想完成對船體外板100%外觀檢驗(yàn)，必須采取一些參照物。系船底索是比較好的方法，潛水員可以比較容易借助船底索移動。從FPSO船艉開始，沿船底索從一舷到另一舷進(jìn)行檢查，然后按2 m的間距沿船底索向船首逐步移動，直到檢查完畢[2]。

2Ⅱ類檢測

Ⅱ類檢測是詳細(xì)的外觀檢查，需要進(jìn)行相應(yīng)的清理，并測量缺陷尺寸、陽極消耗量、海生物厚度及覆蓋率等。Ⅱ類檢測是定量描述階段，根據(jù)需要附圖或照片說明。

2.1機(jī)械性損傷檢查

Ⅱ類機(jī)械性損傷檢查是針對Ⅰ類檢測中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)械性損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量記錄，對檢查中發(fā)現(xiàn)的局部小凹陷、小變形等要詳細(xì)、清楚地描述。對于有明顯凹陷(凹陷深度超過結(jié)構(gòu)直徑2%或結(jié)構(gòu)厚度)，除測量凹陷的形狀外，還要附加直線性測量。對于損傷嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)，需要附照片或錄像加以說明。

2.2結(jié)構(gòu)腐蝕檢查

水下結(jié)構(gòu)腐蝕是重點(diǎn)檢查項(xiàng)目。Ⅱ類腐蝕檢測的選擇一是Ⅰ類檢測發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)腐蝕部位，二是檢測計劃中規(guī)定的特定部位。測點(diǎn)的選擇要有代表性、類比性和規(guī)律性。腐蝕檢查分為一般性腐蝕和斑點(diǎn)性腐蝕兩種檢查方法。對于一般性腐蝕的檢查，在發(fā)現(xiàn)大面積銹蝕的部位要測厚和加密點(diǎn)測電位，以確定腐蝕的減少量，剩余量以及結(jié)構(gòu)受保護(hù)的程度。對于嚴(yán)重的斑點(diǎn)性腐蝕，除現(xiàn)場測量小孔的深度、直徑、分布率以外，還要用印模的方法對斑點(diǎn)腐蝕做進(jìn)一步室內(nèi)檢查測量，以取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。一般發(fā)生局部輕微腐蝕是正常的現(xiàn)象，但要注意局部點(diǎn)蝕很容易造成船體泄漏。對于大面積嚴(yán)重的腐蝕應(yīng)采取必要的措施。

2.3海生物檢查

海生物除了增加FPSO的自重，降低載重量外，還對FPSO船體的性能有很大影響。Ⅱ類海生物檢查需要對結(jié)構(gòu)在不同水深的海生物分別檢測，區(qū)別硬質(zhì)和軟質(zhì)的比率，確定海生物的厚度、面積范圍、覆蓋率，分辨海生物的性質(zhì)以及確定海生物的類型。硬質(zhì)海生物的測量要選擇離焊道50 cm以外的部位。測量的面積以50 cm×50 cm為參考。用尺子等測量工具直接測量。對軟質(zhì)海生物的厚度測量，在頂流的部位或潛水員用手輕輕地按下去使海生物貼在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測量。Ⅱ類海生物檢查要在結(jié)構(gòu)清理之前測量。測點(diǎn)選擇要有歷年相同的部位，以便比較和評估，對錄像的部位一定要做好標(biāo)識，例如標(biāo)明結(jié)構(gòu)名稱、方位、測點(diǎn)編號、檢查日期等。

2.4犧牲陽極塊的檢查

II類陽極塊的檢查數(shù)量及位置是由I類檢測結(jié)果和檢測計劃中選擇的塊數(shù)及位置確定的，犧牲陽極塊的詳細(xì)檢查主要是為了了解陽極塊的工作情況。內(nèi)容主要包括：陽極塊是否仍然完好地固定在結(jié)構(gòu)上，陽極有無破碎、脫落以及固定陽極塊的支架是否完好；測量陽極塊的剩余周長和長度，以確定陽極塊消耗情況；陽極塊外觀檢查，確定腐蝕范圍，白色覆蓋程度以及點(diǎn)狀腐蝕深度。

2.5基礎(chǔ)沖刷檢查

針對系泊系統(tǒng)，進(jìn)行Ⅱ類基礎(chǔ)沖刷檢查，內(nèi)容包括：樁基周圍沖刷/淤泥的深度和擴(kuò)展范圍；海床特別是沖刷/淤泥處的土質(zhì)情況；結(jié)構(gòu)外圍的沖刷/淤積以及掉落或沉淀物的情況。

3Ⅲ類檢測

Ⅲ類檢測主要是水下無損檢測，包括水下磁粉探傷、ACFM和X射線探傷、超聲波探傷、腐蝕電位測量和壁厚測量。在結(jié)構(gòu)方面主要是針對焊接部位的裂紋檢測。無損探傷(NDT)檢查時，探傷人員要按程序操作，操作人員所使用的儀器設(shè)備都要有資格或合格證書，以保證測量精度和取得可靠的結(jié)果。

3.1磁粉探傷MPI 與ACFM的分析比較

1)更可靠的裂紋檢測結(jié)果，靈敏度更高。ACFM不需要校準(zhǔn)就可以測定裂紋尺寸，如裂紋長度和深度。傳統(tǒng)水下磁粉探傷儀只能給出定性檢測結(jié)果，不能確定裂紋深度，不能有效評價裂紋的重要性。

2)ACFM能穿透金屬和非金屬涂層檢測，檢測時不需要清除涂層。使用手持探頭可以快速在水下探傷，掃描速度更快、更經(jīng)濟(jì)，可以大大減少操作失誤，在粗糙表面檢測中獲得廣泛應(yīng)用。

3)ACFM通過電腦實(shí)現(xiàn)軟件化操作，可以自動保存數(shù)據(jù)，隨時重放檢測數(shù)據(jù)。

4)ACFM可以配備各種水下探頭，檢測范圍寬，可以在水下磁粉探傷儀檢測不到的位置進(jìn)行檢測(由于檢測結(jié)構(gòu)物的幾何形狀，水下磁粉探傷儀探頭無法進(jìn)入而產(chǎn)生檢測盲區(qū))。

鑒于以上原因ACFM已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的水下磁粉探傷，成為裂紋檢測的首選技術(shù)。

3.2電位測量

電位測量是一種用來檢查水下結(jié)構(gòu)腐蝕保護(hù)程度的簡單方法。電位測量的原理很簡單，通過電壓表測量結(jié)構(gòu)的電位電壓，電位讀數(shù)可以說明結(jié)構(gòu)是否在設(shè)計的腐蝕保護(hù)狀態(tài)下。需要做電位測量的部位有：檢測計劃中規(guī)定的有代表性的結(jié)構(gòu)和陽極塊；水下結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重的地方；立管和樁基部位；消耗異常的陽極及附近結(jié)構(gòu)。

3.3超聲波測厚

超聲波測厚可以很直觀地反映結(jié)構(gòu)腐蝕或磨損情況。在結(jié)構(gòu)或管線達(dá)到腐蝕極限前采取措施，避免損失。目前水下超聲波測厚和水上測厚原理基本相同，但不需要將結(jié)構(gòu)的涂層清除也可準(zhǔn)確測量出數(shù)據(jù)，誤差小，而且在水面和水下都可以看到數(shù)據(jù)。

3.4Ⅲ類檢測的測點(diǎn)設(shè)計

測點(diǎn)設(shè)計主要是依靠個人經(jīng)驗(yàn)和專家判斷，測點(diǎn)的優(yōu)劣取決于人員的經(jīng)驗(yàn)。一般情況從下列方面考慮測點(diǎn)設(shè)計：用于檢查影響安全的一般性缺陷和重要缺陷；修理區(qū)域的測點(diǎn)選擇；施工過程中容易損傷的區(qū)域；高應(yīng)力區(qū)；周期性震動作用的區(qū)域；重要焊縫；切除或開孔部位；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；有腐蝕的區(qū)域、涂層保護(hù)區(qū)和懷疑有腐蝕的地方；機(jī)械性損傷區(qū)域和特殊部位；海生物生長多的區(qū)域。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的具體情況和不同的檢測目的，按這些容易發(fā)生問題的區(qū)域或部位布置測點(diǎn)[3]。

4水下錄像和水下拍照

水下錄像和水下拍照是檢測的輔助手段。水下攝像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得很成熟，攝像頭安裝于潛水員頭盔上，配有水下照明系統(tǒng)和水上錄像系統(tǒng)。潛水監(jiān)督可以通過水面監(jiān)視器監(jiān)督和指導(dǎo)潛水員的工作。水下錄像可以提供真實(shí)的第一手資料。在水下能見度低的情況下，應(yīng)采取增加照明、使用清水袋、渾水錄像系統(tǒng)等措施，保證錄像的效果。錄像應(yīng)同時進(jìn)行通訊錄音和鍵盤輸入錄像內(nèi)容。錄像是對檢測結(jié)果的說明，可以直觀地反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)。水下拍照是利用水下照相機(jī)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照。水下拍照難度很大，效果很難保證，效果往往不如截取錄像畫面。所以不建議使用水下拍照[4]。

5檢驗(yàn)常見缺陷和原因

常見缺陷及原因見表1。

表1　檢驗(yàn)中常見的缺陷和原因

參考文獻(xiàn)

[1] 張劍波.水下檢測與維修技術(shù)的發(fā)展綜述[J].中國海洋平臺,2004(3):45-48.

[2] 許亮斌,陳國明.近海水下結(jié)構(gòu)無損檢測新技術(shù)[J].無損檢測,2003(7):360-364.

[3] 黃鈞，王國榮，李國進(jìn)，等.焊接結(jié)構(gòu)水下無損檢測技術(shù)及其進(jìn)展[J].無損檢測,2005(4):207-211.

[4] 肖蘊(yùn),張鴻凱,李彤,等.FPSO柔性立管水下檢測技術(shù)及應(yīng)用[J].中國造船,2010,(A02):207-211.

Underwater Detection Technology of FPSO

YANG Gui-qiang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co.,Tianjin 300452, China)

Key words: diving; underwater detection; ACFM; FPSO