نصب و عملیات های آماده سازی خط لوله

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مقدمه

نصب خطوط لوله دریایی شامل تمامی فعالیت های ساخت لوله ها، زانویی ها و متعلقات در طول آماده سازی خط لوله برای کار می باشد. کار اصلی، اتصال لوله های جدا و تشکیل زنجیره لوله می باشد که ممکن است با نصب در دریا با بارج لوله گذار انجام شود و یا در ساحل جهت آماده شدن برای نصب با روش های پیوسته یا کششی صورت گیرد.
اساس فعالیت های نصب، بازرسی مسیر می باشد که در نقشه های مسیر جمع آوری شده است و خصوصیات اصلی خط لوله را مشخص می کند.
جهت جلوگیری از وارد آمدن تنش اضافی یا جا به جایی های زیاد، ممکن است به مداخله در بستر دریا قبل یا همزمان با جایگذاری زنجیره لوله نیاز باشد. در نتیجه برای اطمینان از پایداری هیدرودینامیکی در درازمدت، مقاومت در برابر خم شدن یا حفاظت مکانیکی ممکن است به حفر کردن یا پر کردن نیاز باشد.
هنگامی که لوله ها در بستر دریا قرار داده شدند توسط اندازه گیری داخلی و تست هیدرواستاتیک از درستی آن اطمینان حاصل می کنند که مستلزم پر کردن خط لوله با آب می باشد. پس از آن لوله توسط خارج کردن آب تست برای کار آماده می شود که در مورد خطوط لوله گاز شامل خشک کردن کامل لوله می باشد.

مداخله در بستر دریا

اصلاح بستر طبیعی دریا شامل موارد زیر می باشد :
- تعویض خاک برای بهبود خواص پی به عنوان مثال جهت جلوگیری از فرو رفتن لوله در گل نرم ؛
- حفر گودال جهت کاهش امواج و جریان ؛
- حفاظت از خط لوله با کابل های متصل به انشعاب ها ؛
- تأمین تکیه گاه برای رایزر و غیره ؛
- کاهش ارتفاع قسمت های بدون تکیه گاه برای کاهش نیروهای حاصل از زیاد کشیده شدن ؛
- صاف کردن پروفیل خط لوله جهت کاهش طول قسمت های بدون تکیه گاه یا کاهش فشارهای برخوردی که می توانند باعث آسیب دیدگی پوشش یا ضربه به لوله شوند.

قوس هایی که در شرایط بدون تنش قابل قبول نیستند باید قبل از نصب خط لوله اصلاح شوند ( مداخله قبل از لوله گذاری ). دیگر اصلاحات قوس ها را می توان به بعد از جایگذاری زنجیره لوله ها موکول کرد ( مداخله بعد از لوله گذاری ).
وقتی خط لوله برای کار آماده شد معلوم می شود که چه آسیب خستگی در زمان نصب اتفاق افتاده است و قسمت های بدون تکیه گاه لوله چه مدت در شرایط بدون آب و پر از آب قرار داشته اند. سپس عمر خستگی باقیمانده ابن قسمت ها در شرایط کار محاسبه می شود و اگر نیاز باشد اصلاح قوس ها بعد از نصب انجام می شود.
حفرگودال یا صاف کردن بستر دریا برای کاهش مناطق بدون تکیه گاه معمولاً توسط لایروب ها انجام می شود که بسته به نوع سختی خاک بستر دریا از انواع مختلف آن مانند لایروب باکت، کاتر سکشن و غیره استفاده می شود.

مونتاژ لوله ها

لوله های تکی توسط جوشکاری سر به سر دور تا دور به یکدیگر متصل شده و زنجیره لوله ها را تشکیل می دهند. شرایط دقیق و روشنی برای مواد مصرفی جوشکاری، روش های جوشکاری، صلاحیت جوشکارها و همچنین بازرسی و آزمایش جهت اطمینان از کیفیت بهینه خط لوله مشخص می شود.
جوشکاری می تواند در دریا حین لوله گذاری ( روی شناور لوله گذار ) انجام شود که به جوشکاری دریایی نسب داده می شود. همچنین زنجیره لوله ها را می توان در ساحل برای نصب بعدی در دریا توسط یکی از روش های کششی یا پیوسته ساخت که به جوشکاری در کارگاه معروف است.
ساخت زنجیر لوله ها در ساحل در بر گیرنده حفاظت منطقه اتصال می باشد و در روش های کششی اتصال آندهای فداشونده را نیز شامل می شود.
نصب یک خط لوله طولانی اغلب مونتاژ چندین زنجیر لوله را شامل می شود. بر روی یک بارج قرقره دار لوله های قرقره جدید بسیار شبیه به نصب با بارج لوله گذار به خط لوله متصل می شوند، معمولاً بعد از استرداد زنجیر لوله قبلی از بستر دریا. مونتاژ دو زنجیر لوله رها شده در کف دریا با وسایل اتصال مکانیکی یا توسط جوشکاری انجام می گیرد. عملیات جوشکاری ممکن است بالای سطح آب یا زیر دریا ( جوشکاری زیر آب ) انجام شود. در روش دوم جوشکاری در یک بوم تحت فشار که روی دو انتهای خط لوله ای که باید متصل شود قرار داده می شود، انجام می شود.
در بعضی موارد وسایل اتصال مکانیکی جایگزین جوشکاری می شوند. برای آب های عمیق تنها انتخاب استفاده از همین روش می با شد.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
لوله گذاری

روش های مختلف نصب لوله ها شامل روش های کششی، استفاده از بارج های قرقره دار و همچنین نصب با استفاده از بارج های لوله گذار در فصل 5 به طور کامل شرح داده شده است.

رایزرها ، وسایل اتصال به ساحل و مهارها

خطوط لوله بین پایانه های ساحلی، سکوها و یا سازه های زیردریایی قرار داده می شوند. خط لوله شامل یک یا چندین زنجیر لوله می باشد که باید به یک زنجیر دیگر و یا نقاط انتهایی متصل شود. هر انتهای یک خط لوله معین در ساحل ویا دریا در یک ایستگاه تولیدی یا اکتشاف قرار داده می شود. اگر نصب در دریا یک سکو باشد یک اتصال قائم به نام رایزر بین خط لوله زیر دریا و تجهیزات روسازه مورد نیاز می باشد.
مهارهای اتصالات دریایی بین زنجیره های لوله، رایزرها و وسایل اتصال به ساحل می باشند. در آب کم عمق ، مثلاً نزدیک به ساحل این امکان وجود دارد که دو انتهای لوله توسط جرثقیل های بارج بالا آورده شده و به یکدیگر متصل شوند و جوش اتصال بالای آب انجام شود. بعد از قبول جوش و پوشش منطقه اتصال، خط لوله به سمت بستر دریا پایین رانده می شود و جهت جلوگیری از وارد آمدن تنش اضافی روی لوله بارج از پهلو حرکت می کند.
در اعماق بیشتر اتصال حتماً باید در زیر دریا توسط جوشکاری زیر آبی انجام گیرد. یک بوم خاص با بست های تنظیم روی دو انتها پایین آورده می شود. آب با هوای فشرده جایگزین می شود و غواصان جوشکار در آب عملیات بریدن، یخ زدن، تنظیم کردن، جوشکاری و پوشش منطقه اتصال را انجام می دهند.
یک راه دیگر اتصال لوله ها استفاده از فلنج ها می باشد. در نتیجه جوشکاری زیر آب با پیچ کردن دو فلنج به یکدیگر جایگزین می شود. برای خطوط زیر آب تنظیم لوله ها و پیچ کردن آنها توسط غواصان بدون استفاده از بوم خشک انجام می شود.
غواصی در اعماق زیر 180 متر امکان پذیر است و در آب های عمیق تر لازم است که به دنبال روشی بدون غواص با استفاده از بست های مکانیکی بود. عملیات اتصال با استفاده از یک سیستم مهار ROV مخصوص ( RTS ) انجام می شود.

حفر کردن و پر کردن

نصب دائمی خطوط لوله زیر بسترطبیعی دریا حفر کردن نامیده می شود. اهداف این کار عبارتند از :
- حفاظت خط لوله از نیروهای هیدرودینامیکی
- حفاظت خط لوله در مقابل خسارات مکانیکی
- حذف یا کاهش نقاط بدون تکیه گاه
- جلوگیری از خم شدن
- افزایش عایق حرارتی خط لوله
در بعضی مناطق به علت قابلیت تغییر فصلی یا بلند مدت فراز و نشیب کف دریا ( مثلاً امواج ماسه ) ممکن است برای اطمینان از درستی پایدار خط لوله به حفر کردن نیاز شود. در بعضی موارد به خصوص در روش های کششی، خط لوله ممکن است در یک گودال از قبل لایروبی شده قرار گیرد. اما در بسیاری موارد گودال پس از قرار دادن خط لوله برای پایین بردن آن در بستر دریا حفر می گردد.
اگر لازم باشد گودال با تخلیه سنگ یا روپوش پوشانده می شود اما اغلب پوشش طبیعی انجام می گیرد. در بسترهای ماسه ای، پایین رفتن لوله به صورت طبیعی و خود به خودی اتفاق می افتد و نیاز به گودال را برای اطمینان از پایداری برطرف می کند.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
اقدامات قبل از به راه اندازی خط لوله

اقدامات قبل از به راه اندازی خط لوله که به RFO ( آماده برای کار ) شناخته شده اند، تمام اقدامات از اجرای تست فشار تا پر کردن خط لوله با محصول مورد نظر و آغاز انتقال محصول را در بر می گیرد.
آب زدایی و خشک کردن به خصوص در خطوط لوله گاز اهمیت دارد، چرا که هرگونه آب باقیمانده می تواند با گاز واکنش داده و هیدرات ها را تشکیل دهد که می تواند مانع جریان شده و به خصوص مانع از کارکرد درست شیرها شود.


پر کردن با آب و تست هیدرواستاتیک

وقتی تمام فعالیت های ساخت ( مانند لوله گذاری، مهار، حفر گودال، ساخت انشعابات و پر کردن مصنوعی ) انجام شد، آخرین کار برای اطمینان از درستی خط لوله نصب شده، تست هیدرواستاتیک می باشد. برای این کار لازم است که خط لوله با آب پر شود که معمولاً آب دریا برای این کار مورد استفاده قرار می گیرد. از نقطه نظر خوردگی بهتر است که از آب بدون هوا استفاده شود، اما آب بدون هوا برای مقادیر مورد نیاز در خطوط انتقال قطور و دراز عملی نیست. آب دریا از میان یک تصفیه کننده آب شامل فیلتر کردن و گاهی اوقات پردازش با تنظیف کننده های اکسیژن و حشره کش ها برای جلوگیری از خوردگی داخلی خط لوله به داخل آن پمپ می شود. کار تنظیف کننده های اکسیژن، اکسیژن زدایی است و حشره کش ها از رشد باکتری های غیرهوازی جلوگیری می کنند.
تست هیدرواستاتیک شامل تست استحکام و تست نشتی می باشد و به این صورت انجام می شود که آب را با فشار زیاد تا فشار آزمایش مشخصی درون لوله می رانند و برای مدت معلومی درون لوله نگه می دارند. این زمان برای تثبیت تغییرات دما می باشد. زمان تست نباید کمتر از 24 ساعت بعد از تثبیت دما باشد. در طول این زمان فشار به دقت بررسی می شود و هر گونه افت فشار که نتوان آن را به تغییرات فشار اتمسفر، سطح آب یا دمای آب دریا نسبت داد، علامت یک نشتی است که باید محل آن مشخص شود.
برای آسان کردن تشخیص نشتی می توان آب آزمایش را با رنگ و یا یک ردیاب هیدروکربنی مخلوط کرد که البته به دلیل ملاحظات محیطی امروزه از به کار گیری رنگ ها اجتناب می شود، مگر در نواحی بحرانی مانند شیرها و نقاط اتصال.
وقتی یک نشتی اتفاق می افتد و تشخیص داده می شود، معمولاً از یک شکست جدی خبر می دهد که به راحتی می توان موقعیت آن را تشخیص داد، حتی اگر لوله در گودال قرار گرفته و روی آن پر شده باشد.
اگر با بازرسی چشمی محل خرابی مشخص نشود، می توان از یک پیگ صدادار که به طریق صوتی ترک را دنبال می کند و در محل شکست متوقف می شود استفاده کرد. پیگ های دیگری مثل پیگ های مغناطیسی یا رادیواکتیوی نیز بدین منظور به کار برده می شوند.

اندازه گیری

حتی اگر در تست هیدرواستاتیک لوله بدون عیب تشخیص داده شود، باید اطمینان حاصل شود که در دیواره لوله هیچ فرو رفتگی که بتواند در درازمدت باعث شکست یا ایجاد مانع در مسیر پیگ ها شود، وجود ندارد. بدین منظور پیگ های اندازه گیر و قطر سنج در حین پر کردن با آب در طول خط لوله رانده می شوند. پیگ قطرسنج یک پیگ هوشمند است که به سنسورهایی برای اندازه گیری قطر داخلی در نقاط مختلف پیرامون لوله مجهز می باشد. این وسیله به اندازه کافی حساس می باشد و نموداری رسم می کند که قطر داخلی میانگین را در مقابل فاصله طی شده نشان می دهد. به این ترتیب محل هر گونه بی نظمی جهت بازرسی غواصان و در صورت لزوم، بریده شدن خط لوله مشخص می شود.
پیگ اندازه گیر، معمولاً یک صفحه آلومینیومی ساده است و اغلب چندین پیگ به داخل خط لوله فرستاده می شود. طبق DNV OS-F101 قطر صفحه اندازه گیر باید 97% قطر داخلی اسمی لوله باشد، ولی صفحات با قطر کوچک تر برای تشخیص نفوذ ریشه جوش و ناهمترازی به خصوص برای لوله های با قطر کم مناسب می باشد.

تمیزکاری

در خلال پر کردن با آب و پس از آن درون خط لوله باید تمیز گردد.
عملیات تمیزکاری توسط پیگ های برس دار و پیگ های مبادله ای انجام می گیرد که دومی موهای برس را ممکن است باقی مانده باشند، برمی دارد. پیگ معمولاً توسط آب دریا پردازش شده که برای تست هیدرواستاتیک به داخل لوله پمپ شده است، به حرکت در می آید. اما تمیزسازی بعدی توسط راندن پیگ های برس دار و مبادله ای در هوا در طول تخلیه آب و پس از آن انجام می شود.

تخلیه آب
تخلیه آب توسط پیگ های هواران در طول تمیزسازی و پس از آن انجام می گیرد. وسایلی غیر از پیگ مانند قرقره های چندتایی که با پانل های هواگیر و پانل های تخلیه آب مجهز شده اند، اجازه تخلیه آب توسط هوای فشرده و پر کردن آن با متانول یا شبیه آن را می دهند. با این حال بدنه شیرها و لوله های فرعی ممکن است کمی آب در خود نگه دارند که تخلیه آنها باید به عملیات خشک کردن بعدی موکول شود.

خشک کردن

اگر خط لوله برای حمل گاز طبیعی مورد استفاده قرار گیرد، به خشک کردن کامل مورد نیاز است. چرا که هر گونه آب باقیمانده ممکن است با گاز واکنش داده، هیدرات ها را تشکیل دهد که منجر به ایجاد مانع در برابر جریان و صدمه به شیرها خواهد شد. وجود آب همچنین هرگونه ناخالصی سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را بسیار خورنده می کند. جهت خشک کردن خط لوله روش های زیر به صورت تکی یا با هم به کار می روند :

  • مبادله متانول با گلایکول
  • خشک کردن با هوای گرم
  • خشک کردن با تخلیه هوا
در روش مبادله متانول، گلایکول بین پیگ ها محصور شده و توسط هوای فشرده در طول خط لوله رانده می شوند.

تصفیه با نیتروژن

جهت جلوگیری از هر نوع خوردگی داخلی بین قطعات قبل از راه اندازی و شروع به کار خط لوله معمول است که خط لوله را با یک گاز ضد خوردگی مانند نیتروژن با درجه خلوص بیش از 95% ( 95 درصد نیتروژن و 5 درصد گازهای اتمسفری ) پر می کنند. گر چه نیتروژن با 5 درصد هوای اتمسفری را نمی توان ضد خوردگی به حساب آورد. اگر درون لوله آب وجود داشته باشد، چرا که مقدار اکسیژن موجود برای ایجاد خوردگی شدید در مدت زمان طولانی به اندازه کافی زیاد هست و اگر باکتر های هوازی یا غیر هوازی نیز در لوله وجود داشته باشد، تمایل به ایجاد حفره بیشتر خواهد بود. البته اگر لوله ها کاملاً تمیز و خشک شده باشند نیازی پر کردن به خط لوله با نیتروژن یا گازهای ضد خوردگی دیگر نیست.
 
بالا