FPSO水下检测技术

2016-01-18杨贵强

船海工程 2015年5期

关键词：潜水

FPSO水下检测技术

杨贵强

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司,天津 300452)

摘要：结合实际介绍FPSO检测的概念，分析说明检测的目的，详述FPSO常规水下检测的内容，总结对比各种常用检测技术，分析检测中容易发现的缺陷和缺陷可能形成的原因。

关键词：潜水；水下检测；ACFM；FPSO

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.019

中图分类号：U674.38;p754

文献标志码：A

文章编号：1671-7953(2015)05-0065-04

收稿日期：2015-07-30

作者简介：第一杨贵强(1971-)，男，学士，高级工程师

Abstract:The concept and purpose of FPSO underwater detection is explained. The contents of routine underwater inspection FPSO are elaborated. A variety of common detection techniques are analyzed comparatively. The defects which can be easily found in the underwater detection is introduced, and the causes of these defects are analyzed.

修回日期：2015-09-01

资助项目：工信部项目(E-J215A002)

研究方向:海洋工程

E-mail:yanggq@cnooc.com.cn

FPSO在服役地点一般停留时间在10年以上，不能像油船一样定期进坞维修，而且巨大的外壳增加了风、浪、流及冰的作用面积，局部结构损坏有可能导致设施的整体失效。所以应该对其进行定期或不定期的检测，随时掌握FPSO结构的安全状态。

根据船级社检验计划，FPSO水下检测(或水检代替坞检)的周期通常为5年一次。这项工作的开展，首先是全面完整地收集设计、建造、安装时的原始资料和使用过程中的损坏记录。对所收集的资料进行分析。在此基础上依据具体的规范、标准、参照国际惯例和检测经验，编制出中长期检测大纲和年度检测计划。据此制定实施作业方案，做施工准备[1]。

1Ⅰ类检测

指由潜水员携带水下录像系统，对水下结构进行一般性外观检查。外观检查是最基本的检查，要借助测量工具、照明灯光，必要时要打磨清理。潜水员在水下辨别方向很困难，要想完成对船体外板100%外观检验，必须采取一些参照物。系船底索是比较好的方法，潜水员可以比较容易借助船底索移动。从FPSO船艉开始，沿船底索从一舷到另一舷进行检查，然后按2 m的间距沿船底索向船首逐步移动，直到检查完毕[2]。

2Ⅱ类检测

Ⅱ类检测是详细的外观检查，需要进行相应的清理，并测量缺陷尺寸、阳极消耗量、海生物厚度及覆盖率等。Ⅱ类检测是定量描述阶段，根据需要附图或照片说明。

2.1机械性损伤检查

Ⅱ类机械性损伤检查是针对Ⅰ类检测中发现的有机械性损伤结构进行测量记录，对检查中发现的局部小凹陷、小变形等要详细、清楚地描述。对于有明显凹陷(凹陷深度超过结构直径2%或结构厚度)，除测量凹陷的形状外，还要附加直线性测量。对于损伤严重的结构，需要附照片或录像加以说明。

2.2结构腐蚀检查

水下结构腐蚀是重点检查项目。Ⅱ类腐蚀检测的选择一是Ⅰ类检测发现的重点腐蚀部位，二是检测计划中规定的特定部位。测点的选择要有代表性、类比性和规律性。腐蚀检查分为一般性腐蚀和斑点性腐蚀两种检查方法。对于一般性腐蚀的检查，在发现大面积锈蚀的部位要测厚和加密点测电位，以确定腐蚀的减少量，剩余量以及结构受保护的程度。对于严重的斑点性腐蚀，除现场测量小孔的深度、直径、分布率以外，还要用印模的方法对斑点腐蚀做进一步室内检查测量，以取得准确的数据。一般发生局部轻微腐蚀是正常的现象，但要注意局部点蚀很容易造成船体泄漏。对于大面积严重的腐蚀应采取必要的措施。

2.3海生物检查

海生物除了增加FPSO的自重，降低载重量外，还对FPSO船体的性能有很大影响。Ⅱ类海生物检查需要对结构在不同水深的海生物分别检测，区别硬质和软质的比率，确定海生物的厚度、面积范围、覆盖率，分辨海生物的性质以及确定海生物的类型。硬质海生物的测量要选择离焊道50 cm以外的部位。测量的面积以50 cm×50 cm为参考。用尺子等测量工具直接测量。对软质海生物的厚度测量，在顶流的部位或潜水员用手轻轻地按下去使海生物贴在结构上进行测量。Ⅱ类海生物检查要在结构清理之前测量。测点选择要有历年相同的部位，以便比较和评估，对录像的部位一定要做好标识，例如标明结构名称、方位、测点编号、检查日期等。

2.4牺牲阳极块的检查

II类阳极块的检查数量及位置是由I类检测结果和检测计划中选择的块数及位置确定的，牺牲阳极块的详细检查主要是为了了解阳极块的工作情况。内容主要包括：阳极块是否仍然完好地固定在结构上，阳极有无破碎、脱落以及固定阳极块的支架是否完好；测量阳极块的剩余周长和长度，以确定阳极块消耗情况；阳极块外观检查，确定腐蚀范围，白色覆盖程度以及点状腐蚀深度。

2.5基础冲刷检查

针对系泊系统，进行Ⅱ类基础冲刷检查，内容包括：桩基周围冲刷/淤泥的深度和扩展范围；海床特别是冲刷/淤泥处的土质情况；结构外围的冲刷/淤积以及掉落或沉淀物的情况。

3Ⅲ类检测

Ⅲ类检测主要是水下无损检测，包括水下磁粉探伤、ACFM和X射线探伤、超声波探伤、腐蚀电位测量和壁厚测量。在结构方面主要是针对焊接部位的裂纹检测。无损探伤(NDT)检查时，探伤人员要按程序操作，操作人员所使用的仪器设备都要有资格或合格证书，以保证测量精度和取得可靠的结果。

3.1磁粉探伤MPI 与ACFM的分析比较

1)更可靠的裂纹检测结果，灵敏度更高。ACFM不需要校准就可以测定裂纹尺寸，如裂纹长度和深度。传统水下磁粉探伤仪只能给出定性检测结果，不能确定裂纹深度，不能有效评价裂纹的重要性。

2)ACFM能穿透金属和非金属涂层检测，检测时不需要清除涂层。使用手持探头可以快速在水下探伤，扫描速度更快、更经济，可以大大减少操作失误，在粗糙表面检测中获得广泛应用。

3)ACFM通过电脑实现软件化操作，可以自动保存数据，随时重放检测数据。

4)ACFM可以配备各种水下探头，检测范围宽，可以在水下磁粉探伤仪检测不到的位置进行检测(由于检测结构物的几何形状，水下磁粉探伤仪探头无法进入而产生检测盲区)。

鉴于以上原因ACFM已经取代了传统的水下磁粉探伤，成为裂纹检测的首选技术。

3.2电位测量

电位测量是一种用来检查水下结构腐蚀保护程度的简单方法。电位测量的原理很简单，通过电压表测量结构的电位电压，电位读数可以说明结构是否在设计的腐蚀保护状态下。需要做电位测量的部位有：检测计划中规定的有代表性的结构和阳极块；水下结构腐蚀严重的地方；立管和桩基部位；消耗异常的阳极及附近结构。

3.3超声波测厚

超声波测厚可以很直观地反映结构腐蚀或磨损情况。在结构或管线达到腐蚀极限前采取措施，避免损失。目前水下超声波测厚和水上测厚原理基本相同，但不需要将结构的涂层清除也可准确测量出数据，误差小，而且在水面和水下都可以看到数据。

3.4Ⅲ类检测的测点设计

测点设计主要是依靠个人经验和专家判断，测点的优劣取决于人员的经验。一般情况从下列方面考虑测点设计：用于检查影响安全的一般性缺陷和重要缺陷；修理区域的测点选择；施工过程中容易损伤的区域；高应力区；周期性震动作用的区域；重要焊缝；切除或开孔部位；结构基础；有腐蚀的区域、涂层保护区和怀疑有腐蚀的地方；机械性损伤区域和特殊部位；海生物生长多的区域。根据结构物的具体情况和不同的检测目的，按这些容易发生问题的区域或部位布置测点[3]。

4水下录像和水下拍照

水下录像和水下拍照是检测的辅助手段。水下摄像技术已经发展得很成熟，摄像头安装于潜水员头盔上，配有水下照明系统和水上录像系统。潜水监督可以通过水面监视器监督和指导潜水员的工作。水下录像可以提供真实的第一手资料。在水下能见度低的情况下，应采取增加照明、使用清水袋、浑水录像系统等措施，保证录像的效果。录像应同时进行通讯录音和键盘输入录像内容。录像是对检测结果的说明，可以直观地反映结构状态。水下拍照是利用水下照相机对结构进行拍照。水下拍照难度很大，效果很难保证，效果往往不如截取录像画面。所以不建议使用水下拍照[4]。

5检验常见缺陷和原因

常见缺陷及原因见表1。