龔健，郝敬雷，王玉偉，王丹蕾，趙航

模塊管線運(yùn)輸新型臨時(shí)固定裝置研究與介紹

龔健，郝敬雷，王玉偉，王丹蕾，趙航

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

模塊管線永久支架是按照投產(chǎn)正常運(yùn)行的工況條件設(shè)計(jì)的，滿(mǎn)足正常生產(chǎn)條件下的管線應(yīng)力要求，但是在模塊運(yùn)輸過(guò)程中，無(wú)論是陸地運(yùn)輸中急剎車(chē)，還是海上運(yùn)輸過(guò)程中遇風(fēng)浪較大時(shí)，管線受瞬間載荷影響較大，受力情況與正常工況下大大不同。因此根據(jù)模塊運(yùn)輸過(guò)程中管線受力狀況設(shè)計(jì)制作了模塊管線臨時(shí)固定裝置，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)管線三維方向的限位要求，目前已經(jīng)在國(guó)外某大型油田項(xiàng)目中成功運(yùn)用。

模塊管線；運(yùn)輸； 臨時(shí)固定裝置； 管線固定

在模塊運(yùn)輸過(guò)程中，考慮到管道本身具有柔性且運(yùn)輸過(guò)程中存在顛簸，出于對(duì)模塊管線及與之連接的設(shè)備口、閥組的保護(hù)，需要對(duì)運(yùn)輸狀態(tài)下的模塊管線進(jìn)行受力分析，分析結(jié)果往往有以下兩種情況：

第一種：管線永久支架不能承受約束，需要在運(yùn)輸之前拆除并隨著模塊一塊運(yùn)輸?shù)娇傃b場(chǎng)地，到達(dá)總裝場(chǎng)地之后再重新安裝；

第二種：管線永久支架無(wú)法滿(mǎn)足模塊管線在運(yùn)輸過(guò)程承受的某一個(gè)方向或多個(gè)方向的應(yīng)力要求，需要對(duì)管線添加臨時(shí)輔助型固定裝置以滿(mǎn)足模塊運(yùn)輸過(guò)程中的應(yīng)力要求，在運(yùn)輸結(jié)束后拆除該臨時(shí)輔助型固定裝置。

本文結(jié)合國(guó)外某大型油田項(xiàng)目的運(yùn)輸情況，著重對(duì)上述第二種情況展開(kāi)分析與研究，設(shè)計(jì)并制作了新型管線運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置，該裝置對(duì)以往固定方式進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，提高了被固定管線的穩(wěn)定性，減少了拆除修復(fù)工作量和模塊運(yùn)輸?shù)恼w重量，為后續(xù)類(lèi)似項(xiàng)目的模塊運(yùn)輸提供有效借鑒。

1 傳統(tǒng)模塊管線運(yùn)輸臨時(shí)固定方法介紹

目前，無(wú)論是海上采油平臺(tái)的海上運(yùn)輸，還是陸地模塊的陸地運(yùn)輸，模塊管線臨時(shí)固定通常采用綁帶纏繞或焊接臨時(shí)固定的方式，將已經(jīng)安裝完成的管線臨時(shí)固定在被運(yùn)輸?shù)哪K上。但是，在實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，由于綁帶的載荷有限，在陸地運(yùn)輸過(guò)程中急剎車(chē)時(shí)，或者海上運(yùn)輸過(guò)程中風(fēng)浪較大時(shí)，容易出現(xiàn)斷裂風(fēng)險(xiǎn)，而且綁帶具有彈性，運(yùn)輸過(guò)程中容易出現(xiàn)松動(dòng)。若采用焊接臨時(shí)固定方式，雖然可以很好限制位移，卻無(wú)法滿(mǎn)足管線在運(yùn)輸過(guò)程中某些方向的位移不能被約束的應(yīng)力要求，有可能造成管線或設(shè)備接口的破壞。且模塊運(yùn)輸結(jié)束后，焊接的臨時(shí)固定裝置需要進(jìn)行切割、打磨、探傷、補(bǔ)漆等作業(yè)，不僅存在破壞管線本體的風(fēng)險(xiǎn)，而且造成大量人力和物力浪費(fèi)。

2 新型管線運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置的組成部分

2.1 對(duì)于非保溫管線

如圖1所示，對(duì)于非保溫管線，該新型裝置主要包含以下5個(gè)部分：1-U型綁帶，2-上部固定墊板，3-下部固定夾板，4-螺栓螺母，5-膠皮墊片。

2.2 對(duì)于保溫管線

如圖2所示，對(duì)于保溫管線，該新型裝置主要包含以下六個(gè)部分：1-上部固定壓板，2-中部墊板，3-下部固定夾板，4-軸向限位塊，5-垂直上下限位塊，6-螺栓螺母。

3 新型管線運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置的設(shè)計(jì)原理及操作步驟

3.1 對(duì)于非保溫管線

非保溫管線新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置設(shè)計(jì)原理：

U型綁帶1通過(guò)螺栓螺母4將中部墊板2和下部固定夾板3對(duì)稱(chēng)安裝在支撐底座上，U型綁帶1和中部墊板2與管線接觸的部位填充膠皮墊片5。

U型綁帶1被螺栓螺母4固定之后，限制了管線徑向和垂直方向的位移，管線軸向的位移主要靠管線與膠皮墊片的摩擦力來(lái)限制。

非保溫管線新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置操作步驟為：

第一步，確認(rèn)本新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置滿(mǎn)足模塊運(yùn)輸過(guò)程中，管線在各個(gè)方向上的最大應(yīng)力要求；

第二步，根據(jù)管線尺寸選擇相應(yīng)尺寸的U型綁帶1，并根據(jù)U型綁帶1螺栓孔的定位在中部墊板2和下部固定夾板3上開(kāi)螺栓孔。

第三步，在U型綁帶1和中部墊板2與管線接觸的部位填充膠皮墊片5。

第四步，U型綁帶1通過(guò)螺栓螺母4與中部墊板2、下部固定夾板3對(duì)稱(chēng)安裝在支撐底座兩側(cè)。

第五步，運(yùn)輸結(jié)束后，拆卸螺栓螺母4，整個(gè)管線臨時(shí)固定裝置拆除。

3.2 對(duì)于保溫管線

保溫管線新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置設(shè)計(jì)原理：

上部固定壓板1、通過(guò)螺栓螺母6將中部墊板2和下部固定夾板3對(duì)稱(chēng)安裝在支撐底座上，其中，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)安裝的上部固定壓板1上焊接有軸向限位塊4和垂直上下限位塊5。

因?yàn)楣苄凸芫€采用焊接的方式連接為一體，所以限制了管鞋的位移也就達(dá)到了管線固定的目的，該新型裝置通過(guò)軸向限位塊4限制了管鞋的軸向位移，通過(guò)垂直上下限位塊5限制了管鞋的垂直方向位移，而上部固定壓板1通過(guò)螺栓螺母6和下部固定夾板3和中部墊板2固定在一起，從而限制了管鞋的徑向位移。

保溫管線新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置操作步驟為：

第一步，確認(rèn)本新型運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置滿(mǎn)足模塊運(yùn)輸過(guò)程中，管線在各個(gè)方向上的最大應(yīng)力要求；

第二步，將軸向限位塊4和上下限位塊5根據(jù)管鞋底板尺寸定位后焊接在上部固定壓板1上；

第三步，上部固定壓板1、中部墊板2和下部固定夾板3根據(jù)管鞋底板尺寸和支撐底座寬度尺寸定位后開(kāi)螺栓孔。

第四步，上部固定壓板1、通過(guò)螺栓螺母6將中部墊板2和下部固定夾板3對(duì)稱(chēng)安裝在支撐底座上，完成管線固定。

第五步，運(yùn)輸結(jié)束后，拆卸螺栓螺母6，整個(gè)管線臨時(shí)固定裝置拆除。

4 新型管線運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置的優(yōu)勢(shì)

4.1 通過(guò)螺栓連接和限位塊的設(shè)置，使固定管線具有更高的穩(wěn)定性和安全性。

本裝置各部件以及與支架、管線之間全部采用螺栓連接固定，上部固定壓板安裝有軸向限位塊和垂直上下限位塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管線軸向、徑向及垂直方向的限位。這樣可以同時(shí)滿(mǎn)足固定管線三個(gè)方向限位要求和應(yīng)力要求，使管線具有更高的穩(wěn)定性和安全性。

4.2 無(wú)須動(dòng)火作業(yè)，減少修復(fù)工作量。

本裝置上部固定壓板、中部墊板和下部固定夾板之間通過(guò)螺栓連接，支撐底座為由型鋼連接的框架式結(jié)構(gòu)，管鞋平放在支撐底座上。整個(gè)裝置沒(méi)有焊接工序，無(wú)須動(dòng)火作業(yè)，不會(huì)對(duì)模塊本體造成破壞，減少了切割、打磨、探傷、補(bǔ)漆等修復(fù)工作量，縮短了項(xiàng)目完工周期。

4.3 安裝、拆卸方便快捷，可重復(fù)使用。

由于固定裝置和模塊本體之間采用螺栓連接，所以安裝、拆卸簡(jiǎn)單方便，并且裝置可以重復(fù)使用，相比較于傳統(tǒng)焊接方式節(jié)約了人力和材料成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

在長(zhǎng)距離模塊運(yùn)輸過(guò)程中，無(wú)論是陸地運(yùn)輸中急剎車(chē)，還是海上運(yùn)輸過(guò)程中遇風(fēng)浪較大時(shí)，管線受瞬間載荷影響較大，管線各連接口被破壞的風(fēng)險(xiǎn)也更大，隨著公司國(guó)內(nèi)外業(yè)務(wù)的不斷拓展，參與的國(guó)外項(xiàng)目越來(lái)越多，長(zhǎng)距離運(yùn)輸模塊中管線系統(tǒng)保護(hù)的工作越來(lái)越受到業(yè)主和公司的重視，因此研究并設(shè)計(jì)了此新型管線運(yùn)輸臨時(shí)固定裝置，本裝置采用螺栓連接，無(wú)須動(dòng)火作業(yè)，安裝拆卸方便且可以重復(fù)使用，已經(jīng)在某國(guó)外大型油田項(xiàng)目中成功運(yùn)用，可以有效地保護(hù)模塊運(yùn)輸過(guò)程中的管線系統(tǒng)，可為后續(xù)項(xiàng)目提供有效借鑒。

［1］張少華．模塊上工藝管線海上運(yùn)輸臨時(shí)固定支架研究與應(yīng)用[C]. 石油和化工設(shè)備，2017．

Research and Introduce of New Temporary Fixing Device for Piping Transportation in Module

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（Offshore Oil Engineering Co., Ltd,, Tianjin 300452, China）

Module permanent piping support is designed according to the working conditions of the normal operation of production, and can meet the requirements of pipeline stress under the condition of normal production, but during transportation of module, pipelines are greatly influenced by instantaneous load, stress distribution is different from normal working conditions. According to the stress state of modules in the process of transportation, new temporary fixing device for the module pipehas been designed, it can meet the limit requirements of the pipeline three-dimensional direction during the process of transportation, has been successful used in a large foreign oil field project

Pipeline in module; Transportation; Temporary fixing device; Pipeline fixing

2020-03-17

龔?。?987-），男，工程師，天津市人，2005年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：從事海洋石油平臺(tái)管道加工設(shè)計(jì)工作。

TQ 022

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1004-0935（2020）05-0526-03