海洋工程電纜密封貫穿裝置應(yīng)用研究

宋永強(qiáng)，何小超，趙 杰

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266555）

電纜密封貫穿裝置在海洋工程船舶、鉆采平臺(tái)、FPSO、海上風(fēng)電等工程項(xiàng)目電纜穿倉(cāng)穿甲板密封方面有著廣泛的應(yīng)用，主要分為填料式密封裝置、模塊式密封裝置、帶焊接填料函穿線管密封裝置、套管式密封裝置、防火毯填充式密封裝置。

1 電纜密封貫穿裝置結(jié)構(gòu)組成

填料式密封裝置由堵料（膨脹條、膨脹阻燃劑）、填料和框架組成，填料由粉料和溶液兩部分組成，如圖1所示。按照一定比例配置，充分充滿電纜框與電纜、電纜與電纜之間的空隙，膨脹條用于分隔電纜和膨脹后阻止填料的流溢[1]。

圖1 填料式密封裝置

模塊式密封裝置是一種預(yù)制成有標(biāo)準(zhǔn)組件的裝置，一般由模塊、框架、附件組成，如圖2所示。最大優(yōu)點(diǎn)是具有可拆性貫穿礦體長(zhǎng)度小。模塊式密封裝置在海洋平臺(tái)、船舶等工程中的應(yīng)用比較廣泛[2]。

圖2 模塊式密封裝置

帶填料函穿線管密封裝置由穿線管、套筒、填料函組成，如圖3所示。穿線管為無(wú)縫鋼管或焊接鋼管，套筒為無(wú)縫鋼管，該密封裝置最適合單根電纜穿甲板用。

圖3 帶填料函穿線管密封裝置

套管式密封裝置一般由防火套管、框架和密封膠組成，如圖4所示。安裝工具為打膠搶和美工刀，安裝方式為將防火套管包覆在貫穿框體內(nèi)的電纜上，在框體兩端填充以硅樹脂混合物為基礎(chǔ)的防火密封膠，特點(diǎn)是防火性能高，同時(shí)具有可拆性[3]。

圖4 套管式密封裝置

防火毯式密封裝置由防火毯、密封膠和框架組成，如圖5所示。安裝工具為打膠搶和美工刀，框架使用自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)的框架，框架的截面形狀和深度無(wú)特殊要求，安裝簡(jiǎn)單快速，基本不存在浪費(fèi)材料的可能。

圖5 防火毯式密封裝置

2 電纜密封貫穿裝置安裝

2.1 常用框架安裝

2.1.1 常用框架安裝注意事項(xiàng)

框架安裝時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1）框架安裝在海洋平臺(tái)/船舶甲板或者艙壁開孔時(shí)不得影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，開孔位置一般距離結(jié)構(gòu)大梁或焊縫至少50 mm，開孔距離主甲板不小于300 mm；框架開孔應(yīng)避免在以下結(jié)構(gòu)位置開孔[4]：

a）梁或桁與肋骨等交叉的開口處，梁或桁端部的肘板處；

b）扶強(qiáng)材、肘板及其上面的折邊處；

c）支柱的上部橫梁附近，支柱的下部構(gòu)件如肘板、縱桁等處；

d）艙口部位、機(jī)座的卷邊等處。

2）開孔的大小應(yīng)與所選定的電纜穿艙件相配合。

3）所有焊接安裝的框架，考慮到金屬化學(xué)效應(yīng)，針對(duì)開孔區(qū)域材質(zhì)選用相應(yīng)材質(zhì)的框架。

4）電纜穿艙件外觀應(yīng)整潔、邊緣應(yīng)無(wú)銳邊和毛刺。

5）電纜穿艙件需采用雙面連續(xù)焊。

6）甲板艙壁上進(jìn)行對(duì)縫焊接時(shí)，根部空隙必須盡可能細(xì)（小于2 mm），保持開孔公差。

7）帶法蘭邊框架（模塊式電纜密封貫穿）焊接時(shí)注意防止搭接的金屬片之間產(chǎn)生腐蝕裂紋，使用對(duì)縫焊接。

8）不同金屬材質(zhì)的框架焊接安裝時(shí)注意依據(jù)廠家提供的焊接最低預(yù)熱溫度。

2.1.2 常用方形框架的焊接要求

電纜管船密封裝置常用方形框架焊接要求如下。

1）框架允許縫中擺放，或與開孔之間呈一定角度相對(duì)位置，如圖6所示。為防止焊接產(chǎn)生過(guò)熱變形，框架與開孔間最大允許間隙不得大于2 mm，如圖7所示。

圖6 框架擺放示意圖

圖7 框架與開孔間隙

2）框架焊接整個(gè)過(guò)程，使用專用夾具，以確保其公差始終控制在允許的范圍之內(nèi)，直到框架的表面溫度低于50℃，才可拆除夾具，點(diǎn)焊按圖8所示，在位于方形穿隔位大約中間位置處施以點(diǎn)焊。焊接前盡量逐個(gè)將前側(cè)的定位點(diǎn)焊疤磨平，焊接順序?yàn)橄葟暮附涌蚣苊芊鈧?cè)（背側(cè)）開始，然后前側(cè)角焊，如圖9所示。框架背面密封焊道用于防止間隙腐蝕，可根據(jù)實(shí)際情況決定施焊與否，非必操作步驟。

圖8 框架點(diǎn)焊示意

圖9 框架焊接路徑

2.1.3 圓形框架和穿線管焊接要求

圓形框架和穿線管允許縫中擺放，或與開孔之間呈一定角度相對(duì)位置，如圖2所示。為防止焊接產(chǎn)生過(guò)熱變形，圓形框架和穿線管與開孔之間最大允許間隙不得大于2 mm，穿過(guò)艙壁或甲板時(shí)，以圓形框架和穿線管直徑兩端為點(diǎn)焊位置，艙壁外側(cè)或甲板上方為角焊，艙壁內(nèi)側(cè)或甲板下方為密封焊，如圖10所示。

圖10 圓形框架和穿線管甲板上焊接

2.2 填料式密封裝置填料封堵

填料灌注前清潔框架內(nèi)外表面以及電纜外表面。穿艙壁時(shí)注意某些特殊區(qū)域需要選擇灌注孔排氣孔在艙壁同一側(cè)的框架。

2.3 模塊式密封裝置模塊安裝

模塊安裝時(shí)使用潤(rùn)滑劑涂抹框架內(nèi)表面時(shí)必須保證角落位置涂抹均勻；手持分為兩半的模塊壓緊電纜時(shí)，須在兩個(gè)半塊之間保留0-1.0 mm空隙；不要多剝或少剝芯層，每個(gè)模塊只能穿一根電纜，備用模塊的中芯塞不能丟失；檢查模塊之間，以及模塊與電纜之間不應(yīng)有可見的縫隙。

2.4 套管式密封裝置套管安裝

套管安裝注意：在防火密封前，需要清除電纜和電纜框表面的灰塵和污垢；若電纜框垂直安裝，填充防火套管時(shí)為防止套管滑落，可選用內(nèi)徑比電纜外徑稍小的套管；為防止填充套管滑落和移動(dòng)，可將多根填充套管鉤連在一起，成束填充。

2.5 防火毯填充式密封裝置防火毯安裝

防火毯填充的兩個(gè)端面肉眼不能看到明顯空洞和凹陷，用手觸摸斷面感覺是否塞實(shí)；檢查兩端預(yù)留的打膠的空間厚度是否合適（15～20 mm）；框架內(nèi)壁需要打膠的表面，和膠接觸的電纜部位要無(wú)灰塵和油污以及其他影響粘接效果的物質(zhì)；檢查膠面是否平整，不能有明顯的凹陷，膠和框架內(nèi)壁、膠和電纜表面之間是否完全接觸，肉眼不能看到有間隙。

2.6 帶填料函穿線管密封裝置安裝

帶填料函穿線管密封裝置最為重要的是焊接填料函的選擇，一般填料函的結(jié)構(gòu)及基本尺寸按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3667.1-2014《船舶電纜敷設(shè)和電氣設(shè)備安裝附件電纜貫通裝置》中的TH、TG型管式電纜填料函的結(jié)構(gòu)及基本尺寸[5]。穿線管安裝注意：在有可能受到機(jī)械損傷以及易受到油水侵入的場(chǎng)所，可以安裝穿線管作為電纜貫穿件來(lái)保護(hù)電纜；穿線管、套筒應(yīng)無(wú)裂痕、銳邊和毛刺，管口應(yīng)有不小于2 mm的圓角；如需要彎曲，管子的彎曲半徑應(yīng)大于管外徑的1.5倍；穿線管管長(zhǎng)若大于800 mm，應(yīng)焊裝管夾緊固。

3 電纜密封貫穿裝置比較與應(yīng)用

電纜密封貫穿裝置的選用應(yīng)該考慮密性、防火性能、較少的組件、較小的安裝難度、可拆性好等指標(biāo)。常用的幾種電纜密封貫穿裝置基本指標(biāo)見表1.

表1 常用電纜密封貫穿裝置基本指標(biāo)

從安裝方面比較，套管式和防火毯式貫穿裝置相對(duì)最為簡(jiǎn)單，電纜排布和增減也比較方便，可操作性和實(shí)用性都很強(qiáng)，模塊式貫穿裝置安裝最為復(fù)雜；從經(jīng)濟(jì)方面比較，填料式貫穿裝置最為便宜，是海洋工程領(lǐng)域傳統(tǒng)的應(yīng)用裝置，模塊式貫穿裝置價(jià)格比較貴，但它的一些特殊類型可應(yīng)用于防火等級(jí)、防水防塵、電磁兼容要求更高的區(qū)域；從外觀方面比較，模塊式貫穿裝置相對(duì)最美觀，海洋工程項(xiàng)目的業(yè)主方比較認(rèn)可，其他類型因?yàn)榭蚣茏孕蓄A(yù)制外觀比較粗糙一些；從適用電纜數(shù)量方面比較，帶填料函穿線管式貫穿裝置只適用于單根電纜，但它對(duì)電纜的保護(hù)更好，做到防踢、防機(jī)械損傷，其他類型可使用于單根電纜或成束電纜。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究各種類型電纜密封貫穿裝置的特點(diǎn)和安裝方式，并對(duì)他們的一些指標(biāo)分析，可以看出，海洋工程項(xiàng)目應(yīng)該根據(jù)自身的要求選擇合適的類型。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電纜密封貫穿裝置將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用范圍。