飽和潛水系統氣體管路密性工藝方案設計

王公利，錢步婁

飽和潛水系統氣體管路密性工藝方案設計

王公利，錢步婁

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

飽和潛水是一種在大深度條件下，開展長時間作業的潛水方式，而飽和潛水系統氣體管路是飽和潛水系統的重要組成部分，其密性試驗又是驗證氣體管路安裝是否符合要求的重要試驗手段。如何在復雜的船舶建造過程中，經過合理的密性工藝方案設計，檢驗氣體管路是否符合嚴格的密性試驗要求是研究的重點。通過對某型飽和潛水系統的管路密性試驗工藝方法進行深入分析，剖析飽和潛水系統氣體管路密性在施工過程中遇到的重難點問題，形成了一套符合實際需求的密性工藝方案。

飽和潛水；氣體管路；氣體管路密性；工藝方案

按照國際慣例，當潛水作業深度超過120 m、時間超過1 h，一般都需要采用飽和潛水作業方式。以300 m飽和潛水系統為例，其氣體管路系統主要由氣體管理系統、環境控制系統、自動化加減壓系統、高壓救生系統及潛水鐘系統組成。氣體管路總長約為10 000 m，其中涉及的管路尺寸從1/8''～2''1/2不等，涉及的最大工作壓力從3.2～20 MPa。

1 飽和潛水系統氣體管路密性簡介

飽和潛水系統氣體管路的密性對潛水系統而言是一項非常重要的技術指標，目前國際通用的方法是使用泄漏率作為飽和潛水系統密性的驗收指標。泄露率指在最大工作壓力條件下，使用工作氣體進行檢測。常用的單位為壓力降%/6 h或壓力降%/24 h。

2 設備與試驗狀態

2.1 試驗設備

根據密性試驗的要求，需要通過增壓泵將密性試驗用氣體加壓至管路的最大工作壓力，在使用檢漏液檢查管路系統無氣泡溢出的情況下，保持增壓泵不工作，檢查氣體管路系統在最大工作壓力下維持6～24 h的壓力降，如果在考慮溫度的情況下，其壓力降不超過0.25%～1%，則系統滿足要求。結合上述要求，具體試驗設備清單如表1所示。

表1 試驗設備清單

序號名稱型號數量/個備注 1數字壓力傳感器0～35 MPa（含檢測證書）2 2數字壓力傳感器0～100 MPa（含檢測證書）2 3氣體增壓泵工作壓力31 MPa1 4溫度傳感器-10～50 ℃（含檢測證書）2 5多頻道圖形記錄儀12通道2 6Sweage lock檢漏液 若干

2.2 試驗介質

對于飽和潛水系統而言，“工作氣體”指在一定組分配置的氦氧混合氣體，在250～500 m飽和深度下，其氦氣的百分占比需達到94%～98%。但是在飽和潛水系統驗收過程中，如果按照“工作氣體”的配比進行泄漏性檢測，其代價是非常昂貴的。因此本系統結合國際通用做法，采用10%氦氣+90%氮氣混合氣作為試驗介質，其原理如下。

在系統發生泄漏的過程中，由于氦氣的分子體積小，因此漏出的氣體首先為氦氣，因此當使用10%氦氣+90%氮氣進行泄漏試驗時，其可以直接代表高濃度氦氣的泄漏率。

2.3 試驗安全預防

針對高壓密性試驗，用風險源分析其存在的風險點如下：①高壓氣體打擊風險。試驗過程中最高試驗氣體壓力達20 MPa，且試驗時間長，一旦出現接頭泄露將會對周圍的人和物造成極大的傷害。②氮氣泄漏窒息風險。整個試驗過程中需使用大量的氮氦混合氣，且多處于室內，通風狀態差，極易造成人員窒息。

預防措施如下：進行充分風險識別，制定應急預案，并對所有參與試驗的人員進行安全技術培訓和技術交底，使參與人員充分認識安全風險；制定完善技術工藝文件、操作手冊，并對參與實驗人員進行培訓；試驗區進行足夠的通風，布置足夠的應急呼吸設備（EEBD），設置固定式的氣檢測點，并且與聲光報警系統聯動，一旦出現泄露及時發現，人員及時撤離；對實驗區域進行管制，控制人員進出，嚴格進行工作審批。

2.4 密性試驗前狀態

氣體管路密性試驗作為管路施工工作的最后一步，需要在完成管路壓力試驗、清潔及最終安裝之后才可以進行，同時整個系統需要處于完備狀態，凡是后續出現任何的修改或者拆卸等工作都將會導致密性試驗工作重新進行。

3 密性試驗程序

本船入籍DNV，結合DNV-OS-E402 J303的要求，在實施密性試驗的過程中，密性試驗時間最少為6 h，因此轉換后6 h的泄漏率不得超過試驗壓力的0.25%。

利用氣體管路原理圖及設備外形圖，找到合適的設備取樣口，在取樣口位置外接2個三通接頭，分別安裝2套壓力和溫度傳感器，并將溫度和壓力傳感器連接至外部數據記錄儀，通過數據記錄儀24 h不間斷監測系統壓力和溫度變化；檢查試驗管路的閥件狀態，保證試驗管路所有閥件處于打開狀態，同時檢查試驗管路末端，保證閥件處于關閉狀態；根據現場實際情況劃定逃生路線，合理布置EEBD、氧氣檢測儀；取樣口位置預留的端口為氣體加注口，根據系統原理圖，將氣源、增壓泵、取樣口按圖連接完畢，并準備開始加壓。為了防止潛在風險和不必要的浪費，加壓過程中需控制加壓速率和溫度變化。

考慮到氦氣的價格要遠遠高于氮氣，為了節約成本，采用采購純氮和純氦進行現場混合的方式進行密性試驗，以試驗壓力為20 MPa的氣體管路密性試驗為例，其他試驗壓力管路以此類推。首先使用氮氣對試驗管路進行逐級加壓，在單級加壓結束后，穩定10 min，觀察壓力和溫度是否有明顯變化，并使用Sweage lock檢漏液對整個測試管路進行檢查，特別是接頭和閥件部分，如無明顯泄漏，則繼續加壓至下一級，以此循環，一直加壓到系統壓力的90%。在加壓或檢查過程中如果出現泄漏，則需要將內部壓力完全釋放之后，才能夠進行相關漏點的維修。

4 結語

飽和潛水系統氣體管路密性是一個復雜的檢驗過程，一方面要兼顧試驗的可行性，另一方面考慮到氦氣高昂的價格，因此需要從可行性和經濟性角度出發，探索出一套合適的氣體管路密性試驗方案。本文結合300 M飽和潛水系統的具體要求和DNVGL船級社的相關規范，從試驗設備及材料準備、試驗介質使用以及試驗過程等方面進行了深入的探索和研究，最終得出了一套合理的密性工藝方案，為后續建造同類型或相似類型船舶提供了寶貴經驗。

［1］陳鴻鈞，俞海泉，崔海良，等.用空氣代替氦氣測定飽和潛水系統泄露率的研究［J］.海洋工程，1987（2）：74-82.

［2］陳寶松.氮氧飽和潛水減壓的研究［J］.海洋學報，1983（1）：115-118.

U661.43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.037

2095－6835（2020）02－0100－02

〔編輯：嚴麗琴〕