淺談海洋石油平臺工藝管線加工設(shè)計(jì)

呂文斌 劉超

摘要：海洋石油平臺工藝管線是平臺上最重要的組成部分之一，工藝管線的主要作用包括輸送流體、連接設(shè)備以及排水放空等。工藝管線建造離不開加工設(shè)計(jì)，加工設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的延續(xù)，在管線建造中承前啟后，設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到建造質(zhì)量及成本。本文闡述了海洋石油平臺工藝管線加工設(shè)計(jì)的作用、流程以及未來的發(fā)展方向，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：海洋石油平臺;工藝管線;加工設(shè)計(jì)

海洋事業(yè)的蓬勃發(fā)展，國際油價(jià)的推動，使得海洋石油平臺數(shù)量發(fā)展加速，國際項(xiàng)目驟增，油品綜合處理能力強(qiáng)的中心平臺以及FPSO建造數(shù)量越來越多：建造周期縮短、工程量增加、施工難度上升、原材料價(jià)格上漲及人力短缺等因素，迫切要求提高加工設(shè)計(jì)質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，整個加工設(shè)計(jì)流程是一個不斷循環(huán)的交互式過程，需要考慮很多因素。

1、海洋石油平臺工藝管線概述

海洋石油平臺工藝管線重量約占平臺總重的10-18%，并且管線系統(tǒng)種類繁多，常規(guī)石油平臺的管線系統(tǒng)可達(dá)20余個，其中不少系統(tǒng)為高溫高壓的管線，如公司近期已建造完畢并順利投產(chǎn)的渤海區(qū)域某項(xiàng)目，其中原油系統(tǒng)管線設(shè)計(jì)壓力為12900Kpa，試驗(yàn)壓力為19350Kpa（試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍），熱介質(zhì)系統(tǒng)操作溫度為220℃;區(qū)別于陸地石油化工廠的氣候特征，海上空氣具有高鹽、高腐蝕性的特點(diǎn)，因此，平臺管線系統(tǒng)的管線材料需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)、更嚴(yán)格的工藝和更完美的質(zhì)量來應(yīng)對腐蝕。加工設(shè)計(jì)作為詳細(xì)設(shè)計(jì)和建造的紐帶，對管線的建造起到很重要的技術(shù)支持作用。

2、加工設(shè)計(jì)的作用

加工設(shè)計(jì)是詳細(xì)設(shè)計(jì)的延續(xù)，是將詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化為能指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)資料的重要一環(huán)，因此，加工設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分了解詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)意圖，非常清晰的了解詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案，明確加工設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作界面和加工設(shè)計(jì)深度，同時(shí)在建造方面，需要提供可用于指導(dǎo)生產(chǎn)的加工設(shè)計(jì)圖紙，管線和輔助材料的采辦和施工料單，以及各種其他的程序及技術(shù)方案等。

3、管線加工設(shè)計(jì)的流程

詳細(xì)設(shè)計(jì)提供的文件包括：材料清單（MTO）、模塊總圖、設(shè)計(jì)規(guī)格書/技術(shù)要求、P&ID圖、管線平面布置圖、管道支架布置圖、地漏圖紙圖、穿甲板護(hù)板布置圖、管線三維圖（詳設(shè)圖）、平臺結(jié)構(gòu)圖、設(shè)備撬塊布置圖，等等。

材料是管線預(yù)制開工的最主要的一環(huán)，因此，在項(xiàng)目開工前期，就應(yīng)該對主要管線材料進(jìn)行采辦。根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供的MTO，加設(shè)編制采辦料單，由采辦部門進(jìn)行采辦，為項(xiàng)目開工創(chuàng)造條件。開工前，詳細(xì)設(shè)計(jì)的管線三維圖基本完成，加工設(shè)計(jì)隨后據(jù)此開展加設(shè)三維圖編制。

項(xiàng)目開工后，加工設(shè)計(jì)根據(jù)材料的到貨情況和加工設(shè)計(jì)出圖情況，首先進(jìn)行單管匹配，其次根據(jù)匹配結(jié)果下發(fā)施工料單，最后根據(jù)原料管線和下料管段情況進(jìn)行排版，管線建造部門根據(jù)圖紙和施工料單和排版結(jié)果對管線和管支架進(jìn)行預(yù)制。

當(dāng)管線預(yù)制達(dá)到一定程度，結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)甲板片預(yù)制和安裝進(jìn)度，管線和管支架可以進(jìn)行安裝，有一體化要求的，在結(jié)構(gòu)片預(yù)制的過程中，將符合條件的管線和管線支吊架預(yù)舾裝或預(yù)安裝到結(jié)構(gòu)片上面。

管線全部安裝完畢且銷項(xiàng)完成后，管線系統(tǒng)需要進(jìn)行壓力試驗(yàn)以檢驗(yàn)焊縫強(qiáng)度，壓力試驗(yàn)前要對管線內(nèi)部進(jìn)行清潔，如空氣吹掃、爆破吹掃和水清洗等，以滿足壓力管線的清潔要求。清潔之前，配管加工設(shè)計(jì)需要完成管線清潔干燥程序的編制;在壓力試驗(yàn)之前，需要完成管線試壓程序以及試壓包的編制，有氣壓試驗(yàn)要求且試驗(yàn)壓力大于0.6MPa的，需要編制專門的氣壓試驗(yàn)方案，并通過專家審核。

壓力試驗(yàn)完成后，對管線系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，根據(jù)清潔干燥程序?qū)芫€進(jìn)行清潔干燥。之后需要對管線進(jìn)行密性試驗(yàn)以測試管線系統(tǒng)的密封性，加工設(shè)計(jì)要在此之前完成管線氣密程序和密性包的編制。在密性試驗(yàn)完成且滿足要求后，有清潔干燥要求的，要對管線進(jìn)行清潔干燥。至此管線系統(tǒng)基本建造完畢，有保溫要求的管線開始進(jìn)行保溫。

4、管線加工設(shè)計(jì)展望

管線加工設(shè)計(jì)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)得到了很大的改進(jìn)，設(shè)計(jì)效率產(chǎn)生了極大的提高：比如之前的加工設(shè)計(jì)三維圖的繪制，是在AUTOCAD中完成，圖紙材料表需要人工手動統(tǒng)計(jì)，效率低、易出錯，隨著科技的發(fā)展，目前三維圖的繪制軟件多種多樣，極大地提高了做圖效率，例如公司現(xiàn)在加工設(shè)計(jì)三維圖大多已采用鷹圖公司的SPOOLGEN軟件，方便快捷、簡單高效，并且所有的數(shù)據(jù)能一并提取出來形成表格，極大的提高了加工設(shè)計(jì)的效率。管線排版方面也由人工排版向PCMS材料管理軟件過渡，響應(yīng)速度大大加快，管控質(zhì)量明顯提升。因此隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益進(jìn)步，各種設(shè)計(jì)軟件的逐漸的開發(fā)及互相兼容，逐漸形成自上而下的信息化加工設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是管線加工設(shè)計(jì)今后發(fā)展的方向。

總之，近年來，隨著海洋石油事業(yè)的蓬勃發(fā)展，國際項(xiàng)目不斷增多，海洋石油平臺以及 FPSO（浮式儲油裝置）的建造日益增多。在這些海洋結(jié)構(gòu)物的建造過程中，管線預(yù)制安裝是其中至關(guān)重要的一環(huán)，這就對配管專業(yè)加工設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格要求，而管線三維圖的加工設(shè)計(jì)又是配管專業(yè)加工設(shè)計(jì)的重中之重。因此，加工設(shè)計(jì)中對單管的控制必須要符合當(dāng)前車間的預(yù)制加工能力和現(xiàn)場的安裝要求，只有這樣，才能真正起到事半功倍的作用。

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作者簡介：

呂文斌（1986-），男，山東濟(jì)南人，研究生，工程師