Плавучий морской шланг — это плавучий, гибкий шланг, предназначенный для транспортировки жидкостей или суспензий по поверхности воды. Он используется там, где стационарные трубопроводы не могут следовать за движением судна — чаще всего это происходит именно там. перекачка сырой нефти На морских причалах и при сбросе шлама при дноуглубительных работах. Подходит ли тот или иной шланг для конкретного проекта, зависит от типа жидкости, конфигурации причала или сброса, а также от требуемого запаса плавучести в данной точке колонны. Плавучесть обеспечивается либо пенополиуретаном с закрытыми порами, встроенным в стенку шланга, либо внешними поплавками, закрепленными на стандартном шланге. Правильные характеристики определяются не столько самим шлангом, сколько его положением в перекачивающей колонне и условиями его эксплуатации.
Определение плавающего шланга и основные области его применения.
Плавающий морской шланг — это армированный эластомером шланг, сконструированный таким образом, чтобы оставаться на поверхности воды во время транспортировки жидкости. Его отличие от других морских шлангов заключается в используемой плавучей среде, а не в диаметре или классе давления. Различия между конструкциями заключаются в способе обеспечения плавучести и способе удержания шланга на поверхности. Эти два фактора определяют видимость, предотвращение ударов гребного винта и поведение шланга под воздействием волн.
Поиск по этому термину сосредоточен в двух областях, и они определяют спецификацию в разных направлениях. В морской нефтегазовой отрасли плавучие шланги используются для перекачки сырой нефти и нефтепродуктов между танкерами, буями и плавучими установками для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO). системы швартовки например, SPM, CALM и CBM. При дноуглубительных работах они переносят суспензию песка, ила и гравия с земснаряда к точке сброса. Рабочие нагрузки на масло регулируются стандартами для шлангов, предназначенных для углеводородов, и мерами по предотвращению утечек; рабочие нагрузки при дноуглубительных работах определяются износостойкостью и скоростью потока суспензии. Важно, какая нагрузка применяется, поскольку шланг, предназначенный для одной задачи, не обязательно подходит для другой.
Плавающие шланги остаются видимыми на поверхности, что помогает операторам судов держаться подальше от шланга и избегать контакта с винтом. Эта видимость является рабочей функцией безопасности, а не просто декоративным элементом. Однако это не делает шланг неуязвимым для ударов — порезы от винта остаются одним из задокументированных способов повреждения поверхностных шлангов. Именно поэтому шланг плавает, окрашивается и держится подальше от судна, а не остается свободно лежать в воде.
Три различных способа классификации плавающего шланга
Плавающие шланги классифицируются по трем независимым параметрам: способ плавучести, конструкция корпуса и положение в тросе. Наиболее распространенная ошибка при составлении спецификаций — рассматривать их как одну объединенную категорию. Способ плавучести и конструкция корпуса — это отдельные решения. Один определяет, как шланг будет плавать, другой — как будет локализована утечка, и ни один из них не определяет другой.
метод плавучести Это первая ось. Плавающий шланг может использовать пенополиуретан с закрытыми порами, интегрированный в корпус шланга, или, в некоторых случаях, отдельные внешние поплавки, закрепленные на стандартном шланге. Интегрированная пена приклеивается к корпусу и оболочке шланга. Зажимные поплавки могут добавляться или удаляться по мере изменения проекта. Они также по-разному выходят из строя, поэтому их проверяют по-разному. Зажимные поплавки добавляют механические точки крепления, которые могут ослабевать, истираться или смещаться вдоль шланга. В стенке из интегрированной пены таких креплений нет, но как только ее внешняя оболочка повреждена, в нее может проникать вода, что трудно устранить на месте. Поскольку плавучесть либо прикручена болтами, либо встроена, нет универсального “лучшего” варианта. Это зависит от того, кто проверяет трубопровод и как часто.
Строительство защитных сооружений Это вторая ось, и она отделена от плавучести. Шланг с одним корпусом имеет один защитный слой. Шланг с двумя корпусами имеет второй корпус с контролируемым объемом между ними. Конструкция с двумя корпусами предназначена для предотвращения утечек, а не для обеспечения плавучести. Если в основном корпусе возникает медленная утечка или внезапный разрыв, вторичный корпус удерживает вытекающую жидкость, и устройство обнаружения утечек или оповещения о неисправности подает сигнал оператору. Шланг с двумя корпусами может получать свою плавучесть за счет встроенной пены или поплавков, поэтому выбор защитного слоя не определяет выбор плавучести.
Позиция в строке Это третья ось. Она определяет форму и назначение шланга, а не его материал. Магистральные, хвостовые, рельсовые и первые спусковые секции — все это плавающие шланги. Но каждый из них имеет разные характеристики усиления и плавучести, поскольку находится в разной части пути перекачки. В следующем разделе рассматриваются эти положения.
Как укладывается плавающий шланг.
Плавающий шланг редко работает в одиночку. Он функционирует как одно звено в шланговой цепи, и каждая секция имеет свою особую форму и назначение. Поэтому заказ на “плавающий шланг” обычно на самом деле представляет собой заказ на несколько разных шлангов, следующих друг за другом. Неправильный выбор секции для определенного места является ошибкой в спецификации, даже если каждый отдельный шланг исправен.
Как правило, полная морская эстакада тянется от танкера наружу через секции, названия которых встречаются в различных отраслях:
- Шланг для цистерны — подвешивается к боковому поручню танкера и соединяется с коллектором судна, изгибаясь под собственным весом и приближаясь к коллектору; по сути, это соединение между судном и плавающей балкой.
- Сливной шланг — очень гибкий участок, позволяющий перемещать буи или коллекторы, часто являющийся первым соединением. швартовный буй.
- Переходной шланг — Соединяет два шланга разного диаметра в месте изменения внутреннего диаметра; не всегда присутствует в соединении в виде цепочки.
- магистральный шланг — основной плавучий канал, составляющий основную часть линии поверхности.
- Шланг, армированный с одного конца и предназначенный для первого отхода от буя. — имеет дополнительное усиление, сосредоточенное на соединительном конце, используется в точках соединения с буями или плавучими установками для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO).
Усиленный концевой участок заслуживает более пристального внимания. Усиление расположено на конце, который крепится к бую или коллектору, поскольку именно в этой точке соединения концентрируются изгибающий момент и осевая нагрузка. Усиление этого конца позволяет справиться с напряжением, которое в противном случае накапливалось бы именно там. Равномерное усиление шланга по всей его длине добавляет жесткость там, где она не нужна, но при этом наибольшая нагрузка все равно приходится на место соединения. Именно поэтому усиление располагается асимметрично.
Дноуглубительные тросы проще по конструкции, но требуют большей износостойкости, поскольку по ним транспортируются твердые частицы, а не нефть. Плавающие дноуглубительные шланги используют износостойкую внутреннюю облицовку, чтобы выдерживать высокоскоростное движение песка и гравия. Благодаря своей плавучести, они не соприкасаются с морским дном, предотвращая износ от трения.
Резервная плавучесть: что на самом деле означает “20%”?
Запас плавучести описывает остаточную плавучесть шланга в заполненном состоянии, выраженную как величина, превышающая его вес в заполненном состоянии. Требуемое значение зависит от положения шланга в тросе, а не является одним универсальным числом. Шланг, плавающий в пустом состоянии, может провисать, даже если заполнен плотной жидкостью, поэтому плавучесть указывается как запас в заполненном состоянии, а не как свойство типа «да/нет».
В соответствии со стандартом GMPHOM 2009, полностью плавающие морские швартовочные шланги имеют минимальный запас плавучести, обычно обозначаемый как 20% в затопленном состоянии. Плавучий материал распределяется по всей длине, поэтому шланги плавают равномерно в связке. Этот запас включает вес любого оборудования, прикрепленного к шлангу, такого как фланцы и муфты, а не только самого шланга. Частично плавающие шланги, используемые в соединениях с буями, рассматриваются иначе. Стандарт не устанавливает для них универсальный процент. Плавучесть определяется на основе конкретных критериев площадки и заказчиком, и обычно применяется к части длины шланга, если не согласовано иное. Низкие значения, такие как 5%, встречаются в некоторых технических паспортах отдельных изделий. Но их следует указывать только в том случае, если это подтверждается соответствующим техническим паспортом или спецификацией закупки — никогда не следует принимать их за значение по умолчанию.
Запас плавучести — это величина, превышающая вес заполненного потока, поэтому более тяжелый груз и больший диаметр уменьшают этот запас с одной и той же стороны. Шланг, обладающий достаточной плавучестью при транспортировке легкого нефтепродукта, может приблизиться к своему пределу при транспортировке высокоплотной нефти того же диаметра. Именно поэтому процент плавучести нельзя определять отдельно от типа жидкости, которую будет транспортировать шланг. Простое указание в техническом паспорте не говорит о запасе под нагрузкой.
Плавающий шланг против подводного шланга
Плавающий шланг остается на поверхности воды, тогда как подводный шланг предназначен для прокладки под поверхностью к морскому дну. Смешивание этих двух типов шлангов напрямую приводит к тому, что шланг не может выполнять свою функцию. Разница заключается в конструкции, обеспечивающей плавучесть, усилении и расположении шланга в системе швартовки. Это не незначительное различие.
Плавающие шланги соединяют надводное оборудование: танкер с буем, коллектор буя с танкером-челноком или земснаряд с точкой разгрузки. Подводные шланги идут вниз от буя к донному трубопроводному коллектору (PLEM), подавая жидкость на заключительном участке к стационарной подводной линии. Они рассчитаны на внешнее давление и абразивный износ, а не на видимость на поверхности. Подводные шланги также не всегда лежат ровно на дне. В зависимости от глубины и динамики воды они могут подвешиваться между буем и морским дном. Однако их детальная конфигурация, балластировка и установка относятся к отдельной спецификации для подводных шлангов и не взаимозаменяемы с выбором надводных плавающих шлангов.
В типичной установке буя CALM оба типа шлангов работают в одной системе: подводные шланги проходят между PLEM и буем, а плавающие шланги — между буем и танкером. Необходимость в подводных секциях зависит от архитектуры всей системы перекачки, а не от самого плавающего шланга. Перевозка с корабля на корабль Некоторые дноуглубительные установки могут работать только с поверхностным шлангом; пришвартованный морской терминал, как правило, этого сделать не может. Плавающий шланг окупает себя по сравнению с жесткими трубами, когда прокладка стационарных труб нецелесообразна или неэкономична, а линия должна следовать за движением судна. Добавление сложности шланга, которая не требуется при швартовке, является затратой без отдачи.
Какие стандарты применяются?
Приведенные ниже стандарты относятся к системам шлангов для транспортировки углеводородов на шельфе. Шланги для плавучих дноуглубительных работ определяются в рамках отдельного процесса, основанного на абразивном воздействии и использовании суспензий, а не в соответствии с данными документами для шлангов, предназначенных для транспортировки углеводородов. Для систем швартовки на шельфе используются три повторяющихся стандарта, каждый из которых имеет свою область применения. Какой из них следует использовать в зависимости от типа шланга.
OCIMF GMPHOM 2009 Это основное руководство по закупке и квалификации армированных эластомерами маслозаборных и маслоотводных шлангов для морских причалов. Это “Руководство по производству и закупке шлангов для морских причалов” Международного морского форума нефтяных компаний (OCIMF), которое сейчас вышло в 5-м издании. Оно стандартизирует процесс производства, тестирования и закупки этих шлангов. OCIMF добавляет одно предостережение: он не контролирует маркировку «GMPHOM 2009» на шлангах. Покупатель должен провести тщательную проверку, чтобы убедиться, что технические характеристики шланга действительно соответствуют заявленным, а не полагаться только на маркировку.
EN 1765:2016 В нем указаны четыре типа резиновых шлангов для всасывания и нагнетания масла, предназначенных для нефтепродуктов, включая сырую нефть, с максимальным содержанием ароматических углеводородов 501Т3Т по объему. Он охватывает номинальные диаметры от 50 до 500 и диапазон рабочих температур от −20 °C до 82 °C. Он явно не предназначен для сжиженного нефтяного газа (СНГ) или природного газа. Это распространенный европейский стандарт для судовых и морских нефтяных шлангов.
Спецификация API 17K, Спецификация API 17K (Specification for Bonded Flexible Pipe) распространяется на узлы гибких труб, соединенных методом склеивания, с концевыми фитингами на обоих концах. Она применяется к трубопроводам, стоякам, перемычкам и шлангам для погрузки и разгрузки на морских платформах. Она не распространяется на гибкие трубы, не соединенные методом склеивания. Кроме того, она не конкурирует с GMPHOM: API 17K устанавливает, что дополнительные требования к шлангам для погрузки и разгрузки можно найти в GMPHOM, при условии, что они не противоречат API 17K. Таким образом, в отношении шланга для разгрузки, изготовленного методом склеивания, эти два документа рассматриваются совместно. API 17K регулирует требования к трубам, соединенным методом склеивания, а GMPHOM предоставляет спецификации для швартовных шлангов.
Если в проекте указан минимальный радиус изгиба, то это значение зависит от конструкции шланга и должно быть взято из утвержденного производителем технического паспорта или спецификации проекта. Значения, такие как шестикратный номинальный диаметр (6D), встречаются в некоторых конструкциях шлангов для морских работ, но они не являются универсальным требованием GMPHOM.
Квалификация прототипа против приемочных испытаний в серийном производстве
В соответствии с GMPHOM, испытания шлангов делятся на две категории, преследующие разные цели, и их размывание вводит покупателя в заблуждение относительно того, каким образом на самом деле подвергался каждый поставленный шланг. Приемочные испытания проводятся для приобретенных шлангов. Квалификационные испытания прототипов проводятся для проверки конструкции шланга, чтобы подтвердить его тип, а не для каждой отгруженной единицы.
Приемочные испытания закупленных шлангов основаны на определенном комплексе испытаний: адгезия, вес, минимальный радиус изгиба, гидростатические испытания, испытания на вакуум, электрическую целостность и испытания на плавучесть. Некоторые дополнительные испытания, такие как испытания на кручение, воздействие керосина или растяжение, проводятся только по указанию заказчика. Таким образом, фраза “проверено по GMPHOM 2009” имеет смысл только тогда, когда указаны конкретные проведенные испытания, поскольку дополнительные пункты меняют то, что фактически было проверено.
Квалификация прототипа — это отдельный, более сложный процесс, применяемый к проектированию. Динамические испытания, такие как динамическая оценка изгиба, растяжения и кручения, являются частью квалификации типа шланга, а не рутинным тестированием каждого поставленного шланга. Покупатель не должен рассматривать квалификационные испытания конструкции как нечто, проводимое для каждой единицы в заказе на покупку, и не должен предполагать, что рутинная приемка охватывает всю программу прототипирования. Если поставщик не может указать, к какой категории относится заявленное испытание, этот пробел стоит устранить до размещения заказа.
Особое внимание следует уделить электрической непрерывности, поскольку она указывается в обоих вариантах. Плавающий шланг может быть выполнен с электрической непрерывностью или с разрывом цепи в зависимости от схемы заземления и уравнивания потенциалов, предусмотренной в проекте. Это решение принимается в рамках проекта, а не является фиксированной характеристикой, и его следует определять как часть более широкой системы заземления, а не предполагать.
Как выбрать плавающий шланг
Выбор плавающего шланга сводится к правильному порядку определения исходных параметров. Первые решения в значительной степени необратимы; последующие можно скорректировать после того, как будут определены первые. Первым определяющим параметром является жидкость и условия её течения. Тип жидкости, расход, давление и характеристики твердых частиц влияют на диаметр, толщину внутренней оболочки, армирование, запас плавучести и применимый стандарт.
Прежде всего, подтвердите первый слой — условия жидкости и потока:
- Состав жидкости, плотность, вязкость, а также содержание ароматических или химических веществ.
- Для суспензии: размер частиц, концентрация и абразивность.
- Требуемая скорость переноса и допустимая скорость потока.
- Номинальное рабочее давление, помповое давление и любые условия вакуума.
- Минимальная и максимальная температура жидкости и окружающей среды.
Это в значительной степени необратимые конструктивные параметры. Выбор обсадной трубы и диаметра канала для бурового раствора с определенной скоростью потока не может быть просто пересчитан позже для работы с агрессивными химическими веществами или высокоскоростным шламом.
Затем исправьте второй слой — положение системы и окружающая среда. Это включает в себя конфигурацию швартовки или сброса (SPM, CALM, CBM, сброс с судна на судно или сброс с дноуглубительных работ), положение шланга в тросе, движение судна, глубину воды, волны, течение и вес вспомогательного оборудования, учитываемого при расчете плавучести. Положение определяет, какой участок вам нужен (танкерный борт, хвостовая часть, магистраль или первый спуск с буя) и какой запас плавучести вы фактически приобретаете.
Диаметр, длина, конструкция каркаса, облицовка, армирование, запас плавучести, минимальный радиус изгиба, класс фланца и электрическая конфигурация — это параметры третьего уровня. Диаметр не является свободным выбором, принимаемым в последнюю очередь. Он определяется расходом, допустимой скоростью и потерями давления на первом уровне, но окончательно устанавливается после определения этих параметров на предыдущем уровне. Следует избегать ловушки, заключающейся в выборе диаметра и цены в первую очередь. Когда решения о несущей способности принимаются в последнюю очередь, полученная линия, скорее всего, потребует досрочной перепроверки или замены.
Ещё один честный момент относительно масштаба проекта: для короткой, защищённой от ветра переброски, где достаточно стационарной линии или простого причального шланга, полноценная плавающая швартовная система — это излишне. Плавающая конструкция оправдывает свою стоимость в открытой воде, при динамичных морских условиях и на причалах, где жёсткие трубы не могут следовать за судном. Соответствие сложности шланга конкретным условиям местности — важная часть правильного выбора.
Границы инспекции, хранения и ремонта
Срок службы плавающих шлангов определяется состоянием судна, а не фиксированным календарным показателем, и подтверждается осмотром. К определяющим факторам относятся условия эксплуатации, груз, погрузка и разгрузка, а также состояние моря. Плановые визуальные проверки и испытания под давлением позволяют установить оставшийся срок службы, поскольку два шланга одного возраста могут находиться в совершенно разном состоянии в зависимости от интенсивности их эксплуатации.
Срок службы шланга до начала монтажа зависит от условий его хранения, при этом определяющими факторами являются солнечный свет, температура и механические нагрузки. Шланги лучше всего хранить в помещении, в сухом, прохладном и хорошо проветриваемом месте. Если хранение на открытом воздухе неизбежно, их следует хранить вдали от прямых солнечных лучей и сворачивать, чтобы избежать резких изгибов. Срок хранения и проверки перед монтажом должны соответствовать инструкциям производителя и плану организации хранения шлангов, а не общему временному ограничению.
Границы ремонтных работ зависят от того, распространяется ли повреждение только на внешнюю оболочку или затрагивает несущие слои. Повреждения внешней оболочки, не являющиеся несущими элементами, иногда могут быть устранены в соответствии с утвержденной процедурой, но только после подтверждения целостности усиления, каркаса, концевых фитингов, плавучей конструкции и любой системы обнаружения утечек. Повреждения, затрагивающие эти элементы, требуют вывода шланга из эксплуатации и проверки производителем или другим компетентным органом. Ремонт внешней оболочки сам по себе не восстанавливает первоначальное сертифицированное состояние шланга.
С чего начать выбор плавающего шланга?
Выбор плавающего шланга сводится к решению двух основных вопросов: что именно он перевозит и где он расположен в передаточной колонне. Диаметр, длина и тип соединений зависят от типа жидкости, условий потока и положения. Запас плавучести и материал внутренней облицовки являются следствием этих факторов, а не независимыми решениями. Наиболее распространенная ошибка — это выбор шланга, исходя из диаметра и цены, в результате чего несущая способность определяется в последнюю очередь.
Как поставщик морского оборудования, на данном этапе наша задача — подтвердить соответствие спецификации конфигурации швартовки или дноуглубительных работ, а не просто указать диаметр трубы по таблице. Тип жидкости, состояние моря и положение швартовки определяют, какой участок и какой показатель плавучести подойдут. Некоторые из этих параметров требуют проверки на уровне проекта в соответствии с требованиями проектировщика шланговой системы, а не по умолчанию, указанным в каталоге. Что касается окружающих компонентов швартовки и разгрузки, к которым подключается плавучий шланг, то наши специалисты... Морское оборудование Зона покрытия охватывает прилегающее оборудование со стороны терминала.
Чтобы перейти от чтения к настоящей цитате, полезно иметь под рукой следующие материалы:
- Тип жидкости, плотность, вязкость и содержание ароматических или химических веществ.
- Твердые вещества (для суспензии): размер частиц, концентрация, абразивность
- Потоктребуемая скорость передачи и допустимая скорость
- Давление: номинальное рабочее давление, помповое давление, вакуумное состояние
- Температура: минимальные и максимальные значения для жидкости и окружающей среды
- Положение шланга и система: магистральный трубопровод, рельсовый танкер, хвостовая часть, первый отходящий буй; SPM, CALM, CBM, STS или дноуглубление
- Среда: глубина воды, волны, течение и движение судна
- Резерв плавучести требование, включая вес прикрепленного оборудования.
- Электрическая непрерывность предпочтения (непрерывные или прерывистые)
- Управляющий стандарт: GMPHOM 2009, EN 1765:2016, API 17K или проектная спецификация
Имея эти данные, составление технических характеристик перестает быть гаданием на кофейной гуще. Задача сводится к сопоставлению известных условий с подходящим сечением шланга и его номинальными характеристиками.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Срок службы определяется условиями эксплуатации и режимами работы, а не фиксированным числом лет, поэтому два шланга, купленные одновременно, могут быть списаны с разницей в несколько лет. Производители обычно проектируют швартовочные шланги с расчетом на срок службы до десяти лет при нормальной эксплуатации, а рекомендации OCIMF указывают на необходимость снятия шлангов для полной проверки после первоначального периода в районе пяти лет. Оба показателя являются ориентировочными, а не гарантиями. Груз, воздействие ультрафиолетового излучения, состояние моря и условия эксплуатации влияют на реальный срок службы, и шланг, получивший повреждение от винта или чрезмерно согнутый на палубе, может выйти из строя значительно раньше, чем идентичный шланг, эксплуатируемый в более щадящих условиях.
Частота проверок определяется степенью воздействия окружающей среды на шланг и его критичностью, а не единым календарным правилом, и обычно включает в себя плановые и периодические проверки. Частые визуальные проверки позволяют выявить повреждения поверхности — порезы на оболочке, состояние фланца, надежность поплавка — между более глубокими периодическими проверками, которые подтверждают герметичность шланга под давлением. Интервал проверок, используемый конкретным терминалом, должен соответствовать плану обращения со шлангами и рекомендациям производителя, и он ужесточается для шлангов с двойным корпусом, эксплуатируемых в условиях повышенной чувствительности к окружающей среде, где пропущенная утечка обходится дорого.
Решение о том, останется ли шланг на месте или будет возвращен на ремонт, зависит от глубины повреждения, поэтому решение начинается с оценки, а не с заплатки. Поверхностная царапина на внешней оболочке, не затронувшая стальной каркас и армирование, может потребовать контролируемого полевого ремонта. Ремонтные работы такого рода лучше всего проводить в сухом и беспыльном месте, чтобы обеспечить надежное соединение. Любые повреждения, затрагивающие каркас, концевые фитинги или плавучий слой, приводят к возврату шланга на проверку производителю, и даже успешно прошедший проверку ремонт покрытия сам по себе не гарантирует возврат первоначального сертификата на шланг.
Повреждения плавающих шлангов чаще всего связаны с несколькими механическими и экологическими факторами, а не с внезапными дефектами материала. Истирание покрытия, достигающее армирования, износ фланцев, перегибы от чрезмерного изгиба и порезы от гребного винта накапливаются под воздействием ультрафиолетового излучения, при транспортировке и в условиях моря. Именно поэтому при плановом осмотре в первую очередь проверяются поверхность покрытия, область фланцев и элементы плавучести.
Плавающие и подводные секции изнашиваются с разной скоростью, поэтому их замена не производится автоматически одновременно. Плавающие на поверхности шланги подвергаются воздействию ультрафиолетового излучения, контакта с судном и волн, в то время как подводные секции испытывают другие нагрузки в нижней части колонны. Состояние каждой секции отслеживается в отдельной записи, поэтому колонна часто строится с расчетом на замену отдельных секций, а не на полную замену всей длины.
