一種海底管道射線檢驗爬行器救助裝置的設計與應用

張天江 張永波 常宇 尤衛宏 曹雷 徐振(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

當射線檢驗用于海底管道環焊縫檢驗時，通常采用射線爬行器中心曝光，爬行器設備包括有線和無線遙控兩種。隨著鋪管船舶鋪設效率的提高，工程技術的發展，對各個施工環節作業時間都提出了高標準的要求。對接環焊縫實現全自動焊接，采用內對口器，組對根焊站管內全密封實現背部充氬保護，對應的射線檢驗采用無線遙控爬行器設備。如果爬行器設備卡在管內或因故障失靈的情況下，只能切口取出維修更換，造成設備待機，影響海管鋪設的整體效率。因此，針對無線遙控爬行器設計制造救助系統是必要，而且重要的。

1 無線遙控爬行器設備工作狀態介紹

無線遙控爬行器設備一般由射線機、電池、爬車、控制器四大部分組成(圖1)。工作時，射線機、電池和爬車連接為一個整體置于海底管線內。操作人員通過控制器在管外發出指令，控制管內設備的前進、后退、定位、曝光等工作。操作人員通過管內爬行器的報警聲音判斷設備狀態和工作情況，沒有電纜和鋼絲繩，很好地配合內對口器的工作。

2 爬行器設備故障的影響

當爬行器因為管內阻礙卡住設備導致無法正常行走，如管內雜物、焊縫內部焊瘤等，常出現在小管徑管線中；或者由于爬行器設備故障，導致管外控制器無法正確控制管內爬行器工作狀態；只能確定爬行器位置的情況下切開管子取出故障設備進行維修。以南海某海底管道項目施工為例，爬行器設備卡在管內焊縫處，在不采用救助系統的情況下，從切口取出爬行器設備、坡口加工、組對、焊接和檢驗，一共需要6～7h 左右，導致長時間的檢驗設備待機，很大程度上影響作業線的整體鋪設效率。此外，鋪管作業線上管子在外力和自身重力的作用下可能發生串動和移位，可能造成爬行器設備的損傷。

3 救助裝置的構造設計

救助系統的目的在于對已經處于管內的爬行器設備實現有線連接，經過現場研發和實踐，救助系統設有固定拉環，自回彈拉鉤，救助小車，控制器及鋼絲繩。

3.1 固定拉環設計

爬行器設備尾部配有一個M8 螺母圓環，便于搬運和栓繩，繼而設備本體中心有一個螺母開孔，本系統設計巧妙應用該螺母開孔。首先，制作一個D=60mm 的圓圈，每90 度焊接一根長度約120mm 的支撐桿，4 根支撐桿向尾部匯攏，焊接到一個M8 螺母上。使用過程中，拉環通過螺母固定在工作爬行器尾部，調節拉環至管中心位置。

3.2 自回彈拉鉤設計

使用不銹鋼絲彎制拉鉤，為實現拉鉤的自回彈功能，鋼絲必須具有一定的彈性，不能太粗，同時又要能夠承受爬行器回拉時的巨大拉力，通過試驗擇優選取了D=4mm 的鋼絲。拉鉤直段長度約為150mm，鉤子長度約為40mm，彎至約20°夾角。一方面確保拉鉤撞擊拉環時候能夠順利通過，另一方面確保回拉過程中拉鉤不至于被拉直，導致鉤子脫落。4 根相同尺寸的拉鉤均勻分布，并焊接在一個M8 螺母上。使用過程中，拉鉤通過螺母固定在救助小車頭部，調節拉環至管中心位置。詳細構造見圖2。

圖1 一種無線遙控爬行器設備示例

3.3 救助小車，控制器及鋼絲繩

本裝置以爬行器設備為基體，確保固定拉環始終位于管體中心位置。而救助小車同樣由相同規格的爬行器設備中的爬車擔任，一方面確保自回彈拉鉤位于管體中心，便于高度調節，實現拉鉤拉環自對中；另一方面救助小車和爬行器采用同樣的控制器操作，無需增加額外投入和人員培訓。控制器操控小車行走，由救助小車提供動力帶動拉鉤撞擊拉環。救助小車尾部栓鋼絲繩用于拉鉤拉環連接后的回拉，鋼絲繩長度可以根據要求增加至上百米，能夠實現長距離回收。

圖2 救助裝置拉環、拉鉤設計示意圖

4 實際應用效果

南海某海底管道項目采用無線遙控爬行器進行射線檢驗，通過爬行器救助裝置的設計和應用，可以很快的將卡在管內的爬行器拉出，及時放入完好設備迅速恢復生產狀態(圖3)。待機時間由原來的6～7h，降低為40min 左右，縮短爬行器設備待機時間30h 左右，大大的降低了設備待機風險，提高檢驗工作效率，為項目整體運行發揮了很大的積極作用。

圖3 救助裝置現場使用實例

5 結語

本文介紹了一種射線檢驗爬行器救助裝置的設計與應用，可以在爬行器卡在管內或出現故障時，快速回收管內爬行器，短時間內恢復作業線生產，有效的降低設備待機風險，有效提高現場施工效率。該裝置可以根據不同管徑調整管內爬行器和救助小車的高度，實現不同管徑的爬行器的回收要求。此外，該系統以原有爬行器設備為基體，巧妙應用設備現有特性，小巧易加工，操作方便，回收效率高，爬行器設備無需改造，成本低。為射線檢驗爬行器的故障排除提供一種參考。