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1、2 6 石 油l 程 建 设 2 0 1 3 年8 月 嵩压水清 洗穰蠢在海藏管遭罐修串赫应用 陈 勇，潘东民，邓平，张大伟，栾 涛，韩长安 ( 海洋石油工程股份有限公司，天津3 0 0 4 5 1 ) 摘要 ：在对海底管道进行维修之前 通常需要清理 管道外敷的混凝土防护层和防腐层。文章介 绍 了国内近年来在海底管道维修 中开始使 用的高压水清洗技术 ，包括高压水清洗 系统的组成、高 压水喷嘴的种类和选型，以及高压水清洗 系统在海底管道维修 中的具体应用方法和操作注意事项。 关键 词 ：高压 水清 洗 ；海底 管道 维修 ；防腐涂层 ；混凝土 防护层 d o i ： l 0 3 9 6 9 j
2、 i s s n 1 0 0 1 - 2 2 0 6 2 0 1 3 0 4 0 0 7 0 引言 海底管道维修之前 需要清除其表面的混凝土 防护层和防腐涂层 。在 以往施工作业中一般采用 液压镐 、风镐 、圆盘锯等设备来清除 ，但限于这些 手动工具的功能 ，其操作力度、角度不易控制 ，尤 其在能见度低或受涌浪影响的情况下 极易造成海 底管道母材表面深浅不一的划伤对后续管卡或机 械连接器等水下连接件的安装和密封效果造成严重 影响 近年来 逐渐引进了高压水清洗技术对海底 管道涂层进行清理 。克服了以上缺点 清理过程均 匀 、可控 不伤母材 。清理效率显著提高 ，较好地 满足 了海底管道维修项 目
3、的施工要求 1 高压水 清洗 系统 介绍 高压水清洗技术 是一项将普通常压水通过高 压柱 塞泵 加压 到几 十至数 百兆 帕 而后通 过特 殊设 计的喷嘴 ( 喷孑 L 直径一般只有 0 42 5 m m) ，以极 高的速度( 3 0 7 5 0 m s )喷射出 ，借助这股高能 量水流强大的冲击力和水楔作用，直接剥离、冲刷 物体 内壁或外表面，达到清洗 、剥离防护和防腐层 等 目的的技术 高压水清洗技术具有清洗成本低 、 速度快 、清洗效率高、不损坏被清洗物 、应用范围 广 、不污染环境等特点_ l _ 。高压水清洗系统包括动 力端 、高压水发生装置 、高压软管、喷头喷嘴及系 统控制部分 如
4、图 1 所示 目前 国外制 造高压水 清洗 系统设备 的厂家 主要有 N L B、G a r d n e r D e n v e r 等 海洋石油工程股 份有 限公 司于 2 0 1 0年 购进 了一 台 N L B公 司型号 图 1 高压水清洗 系统组成 为 2 0 3 0 5 F D B的设备 其工作压力 1 3 8 MP a 流量 8 7 L mi n ，主要包括康明斯柴油机 、N L B水泵 、高 压软管、水枪 、旋转喷头 、喷嘴等部件 ，已多次 应用于海底管道维修项 目 2 高压 水 清洗 系统 喷 头种类 及选 型 ( 1 )标 准 喷头( 见 图 2 ) 。标 准 喷 头 用 于
5、 常 规 清洗项 目喷头只有一个 出水孔 0 。 喷嘴可产生 高冲击力的直射水流 而 1 5 。喷嘴可提供 1 5 。 的扇 形喷射流 清洗的覆盖范围更大 可以清除覆盖层 较薄 、面积较大的疏松物质 ( 2 )旋转喷头( 见 图 3 ) 。陆上工程常用气 动 旋转喷头 而水下工程常用 自动旋转喷头。 自动旋 转喷头 内置两个 0 o 喷嘴。它利用高压水 的能量实 现 自动旋转 从而将喷头的作业 面从线拓展到面 而且在产生正向冲击力的同时产生切 向剥层力 因 第 3 9卷第 4期 陈 勇等 ：高压水清洗技术在海底 管道维修 中的应用 2 9 值 得注意的是 由于双 喷头 同时 出水 。出 口 流
6、量增大 在高压水清洗 系统功率不变 的情况下 喷嘴出 口压力必然 降低 为了保 证清洗效果 。可 以采用较小 口径 的喷嘴 而不 可盲 目通过提高高 压水清洗系统发动机的转速来提高工作压力 5 高 压水 清洗 系统 操作 注意 事 项 ( 1 )高压水 清洗系统 因其水射 流速度快 、压 力大 对人身体具有潜在危险_ 3 _ 国内高压水射流 安全 管理标准主要包括 J B 8 5 2 6 1 9 9 7 高压水 射 流清洗作业安全规范和 G B 2 0 8 2 6 2 0 0 7 潜水员 高压水射流作业安全规程 ，这些标准 中提到 ：要 按照厂家 的要求使用 喷枪 不得 自行 改造 ：作业 时
7、使用手持喷枪 的人员其身体应该 至少远 离喷嘴 1 2 0 0 m m 若用绳 索 、绑 带或其他人工手段将 扳 机锁在“ 开 ”的位置 一旦发生 紧急情况 时将 不 能立 即释放 这属 于极端危 险的做法 在任何 情 况下都不允许这样做 ( 2 )关于喷 嘴与物体 表面的最佳距离 。在 中 国职业 安全 健 康协 会水 射 流技 术专 业 委员 会 的 执 业 资 格 培 训 教 材 中 给 出 了 经 验 曲 线( 见 图 1 O ) 其为水射流冲击物体 的作用力 与喷嘴至物体 表面 的距离( 靶距 )的相对关系 ，显示 当靶距 约 为 1 0 0倍喷嘴直径时 可达到最大打击力。 ( 3
8、)关于高压水清洗 系统 的介质能否使用 海 水 海水对高压水泵活塞缸体 、密封件等有较 强 的腐蚀作用 会显著降低设备使用寿命 ：海水 中 大量 的浮游生物特别容易堵塞滤器 引起水泵低 水位报警 停机 影响正 常清洗作 业 。另 一方 面 。 l 1 0 0 倍嘴径f 靶距 圈 1 O高压水射流打击力一靶距 曲线 由 于 高 压 水 清 洗 系 统 的额 定 流 量 并 不 高 以 2 0 3 0 5 F D B型 高 压 清 洗 机 为 例 流 量 为 8 7 L mi n 每小时仅耗水 5 2 2 t 如果不得已使用海水作为介 质 必须在每天作业完成后使用淡水冲洗水泵 内 部 ，以确保无海
9、水残留在水泵内。 ( 4 )在安装 喷嘴之前先低 速运行使系统 内部 的残渣等排 出，然后安装喷嘴 ，从低压( 3 4 5 MP a 以下 )开始操作 并且要缓慢 地增加压力直到所 需压力 停机时要先卸掉压力 参 考文 献 ： 1 薛 胜雄， 黄汪平， 陈正文， 等 高压水射流技 术与应用 M 北 京 ： 机 械工业 出版社 1 9 9 8 2 孟 春晖， 张博蓉， 孙 世德， 等 高压水射流清洗油 管技术 J 】 石油工 程建设， 2 0 0 1 ， 2 7 ( 4 ) ： 5 O 一 5 1 3 张 国光 高 压水射 流与潜水员 水下作业 安全 研究 J 1 海洋工 程， 2 00 6 2
10、 4f 3 ) ： 1 1 3 -1 1 8 作者 简介 ：陈 勇( 1 9 8 1 一) ，男，四 川成都人 ，工程师 ， 2 0 0 3年毕业 于中国石油大学( 华 东)过 程装备 与控 制工程 专业 ，从 事海 洋工程 水下安 装、维修 、检 测评估及 潜水作 业等技 术研 究工作 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 1 2 1 +” + - +” +一 +一 +- +” +* +” +- +一 +* +一 +一 +n +一 + 一十一 +- +- +* +” +- + 一- + 一” +* 一 ( 上接第 1 6页) 参 考 文献 ： 1 郭永强 ， 崔远 悬索桥 的初步分 析叨 中
11、外 公路 ， 2 0 0 5 ， 2 5 ( 2 ) ：5 4 6 0 2 丁浩 ， 李 玉星 ， 冯叔初 水平 气液混输 管路清 管操作 的数值模 拟 f J 石 油学报 ， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 2 ) ： 1 0 3 1 0 7 3 罗喜恒 ， 肖汝诚 ， 项海 帆 基 于精确解析解 的索单元 J 1 同济 大学 学报 ( 自然科学版 ) ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 4 ) ： 4 4 5 4 5 0 4 陈同彦 ， 贾春磊 A N S YS程序有 限元结 构分析方法在悬索式管桥 体系 中的应用 石 油工程建设 ， 2 0 0 5， 3 1 ( 2 ) ： 2 5 2
12、6 5 】郭棋武 大跨斜拉桥 的非线性及 可靠性分析 D 长沙 ： 湖南大学 ， 2 0 0 7 4 -l 1 6 吉林 ， 冯兆祥 江 阴大桥动静载试验与分析 J 1 华东公路 ， 2 0 0 1 ， ( 1 ) ： 3 7 3 8 7 】 H T C h a n ， L C u o ， z X L i F i n i t e e l e me n t m o d e l i n g f o r f a t i g u e s t r e s s a n a l y s i s o f l a r g e s u s p e n s i o n b ri d g e s J 1J o u r
13、 n a l o f s o u n d a n d v i b r a t i o n ， 2 0 0 3 ， ( 2 6 ) ： 4 4 3 4 6 4 8 1郭薇薇 ， 夏禾 ， 徐 幼麟 风荷 载作用下 大跨度悬 索桥 的动 力响应 及列车运行安全分析叨 工程力学 ， 2 0 0 6 ， 2 3( 2 ) ： 1 0 3 一 l 1 0 9 赵金广 ，钱怡 ，王文英 基于 AN S Y S的悬索桥动载 响应分 析J 】 路基工程 2 0 0 8 ( 5 ) ： 3 6 3 7 1 O 钱炜 ， 刘鹏 柔性悬索桥 动力特性分析【 J 】 浙江 水利水 电专 科学 校学报 2 0 0 9 ， 2 1 ( 2 ) ： 8 9 9 2 作 者简介 ：钱 东辉( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，山 东威海人 ，2 0 0 2年毕 业 于 中国人 民解放 军廊 坊陆 军导 弹学院计 算机 科 学与技 术 专业从事输油 气管道项 目管理 工作 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 l 一 1 1 ；修 回 日期 ：2 0 1 3 0 5 2 3