FPSO CDM & CDS改装中仪表tubing管的应用

王奕凡　谭凉　李杰锋　张鹏

摘 要：基于在FPSO CDM &CDS 仪表专业设计中所使用的tubing管，介绍了这两艘FPSO改装中仪表专业tubing管的选择和应用情况。

关键词：FPSO；tubing管；应用与选择

中图分类号：U671.91+5 文献标识码：A

Abstract： This paper introduces the selection and application of instrument tubing for the conversion projects of FPSO CDM & CDS.

Keywords： FPSO； Instrument tubing； Application and selection

1 前言

FPSO CDM & CDS是由中船澄西（广州）承接的两艘由VLCC改装为FPSO大型工程项目的姐妹船，项目涉及全船电气仪表系统改造、上建新造、多点系泊系统改装、接油平台改装等内容。

仪表专业在这两个FPSO的改装项目中，现场仪表在工艺管道上的安装，电控液压系统，电控气动系统等设计中大量使用tubing管来实现各个系统的完整性以及满足相关的控制与检测的要求。tubing管主要应用于货油系统、压载系统、HVAC、气动阀门、空舱测量与吃水系统、二氧化碳系统、现场仪表等。在整个改装项目上，仪表专业各类型号、规格的tubing管设计和安装总量约为32 000 m/船。

本文基于这两个改装项目中所使用的tubing管，对改装项目中主要的各个系统所使用tubing的设计、选择与应用进行介绍。

2 Tubing管的材料要求及连接方式

应用于这两个FPSO改装项目的Tubing管材料选择不锈钢316L材质；为满足tubing管的抗蚀能力和耐压性，该材质不锈钢中钼含量最低要求为2.5% ，并要求采用冷拔管和进行完全退火处理；为满足管子施工弯曲时不易膨胀和爆裂，tubing管的硬度最大不应超过HRB80。

Tubing管之间的连接使用世伟洛克（Swagelok）双卡套接头（见图1），此接头既方便现场tubing管施工和安装，又满足压力的要求，安装tubing管时不需要焊接动火；但应用与货油舱、空舱区域的tubing管连接件，考虑到在这些舱室内如果采用卡套形式的接头，一旦发生老化发生泄漏，这些区域不易更换和维修，因此采用焊接形式的接头（见图2）作为tubing之间的连接。穿入货油舱、压载舱、空舱或水密舱壁的tubing管采用长度为100 mm的ASTM 105锻钢穿舱件（见图3）达到水密性和防火等级等要求。

图3 穿舱件典型安装图

Tubing管的材料等级采用下列三种：（1）30T01等级，不锈钢316L –3.000 psi （207 bar）；（2）60T01等级，不锈钢316L –6.000 psi （413 bar）；（3）99T03等级，不锈钢316L – 10.000 psi （690 bar）。各个压力等级常见规格tubing的外径和壁厚要求见表1、表2、表3描述。

3 Tubing管在FPSO上各系统的应用

3.1 Tubing管在液压阀门遥控系统的应用

液压阀门遥控包括全船压载系统、货油系统和卸油速闭阀共165个由电磁阀控制的液压阀门。在生活区前部设置HPU房提供液压动力，控制阀门的电磁阀集中安装于7个电磁阀箱里面，主甲板区域布置5个电磁阀控制箱，泵舱区域布置2个电磁阀箱，该系统设计的最高压力为210 bar，阀控箱与被控液压阀门上的接口均为美标1/2”。根据系统的设计压力要求和设备参数，选择表2等级为60TO1的1/2”tubing管作为电磁阀控制箱到各个阀门之间的控制连接。

3.2 Tubing管在二氧化碳控制系统的应用

二氧化碳系统覆盖保护了该船7个舱室，在受覆盖保护舱室的进门口处和二氧化碳房间共设置14个二氧化碳释放箱可进行本地与远程的控制。7个延时释放气瓶保证每个舱室在收到二氧化碳释放指令后延时一段时间再打开二氧化碳主空气瓶释放气体；每个受保护舱室的房间以及各个进出口安装释放汽笛；二氧化碳辅助空气瓶给二氧化碳控制回路提供打开主气瓶以及释放报警汽笛气源。二氧化碳系统控制回路设计压力为70 bar，原则上可以采用表1等级为30T01的tubing管，考虑二氧化碳系统属于保护船舶的重要性系统，在实际的材料选择时，采用等级更高一级的60T01代替；另外各个设备的连接接口均为3/8”，因此连接二氧化碳控制回路上释放箱、延时气瓶、汽笛等采用3/8”X0.065W.T.规格的tubing管连接。连接tubing管的液压阀控箱、控制空气瓶和延时器见图4和图5。

3.3 Tubing管在气动系统的应用

各气动系统的控制空气源由气源分配器（ADM： air distribution manifold）提供，在全船各个区域共布置22个气源分配器为各个服务设备提供气源。其中，包括67个电磁阀控制的工艺管道的气动阀门，暖通系统（HVAC）21个电磁阀控制的气动防火风闸共50个，消防系统泡沫与消防水控制喷淋阀箱17个以及部分通导设备如飞机平台波浪雷达（WAVE RADAR），首尾阿斯密斯天线（ARTEMIS ANTENNA），输油平台摄像头的增压单元等。考虑气动系统服务的对象比较杂、类型多，各个服务对象要求的设计压力均不同，并且服务对象中的设计压力均小于表2等级为60TO1，各个服务对象的接口规格为1/2”。因此，气动控制系统中从气源分配器（ADM）到各个服务对象之间统一选择1/2”规格，等级为60T01的tubing管。

3.4 Tubing管在空舱测量与吃水系统的应用endprint

原船10个边压载舱改装后功能转变为8个边空舱和2个压载舱，保留原船首尾中四点吃水，对于这些舱室和吃水系统采用气泡式测量液位和吃水，3套气泡式测量控制箱布置于生活区域上甲板ENIF房内。系统设计舱室液位测量传感器的参比点最大压力为0.5 bar，测量点传感器最大的压力为4.0 bar，吃水测量点传感器压力为4.0 bar。根据系统的压力设计要求，从ENIF房气泡式控制箱到各个舱室，吃水点的单向阀之间的气泡管选择等级为30T01的tubing管。但考虑尽量减少不同规格tubing在同一项目上使用方便现场施工，与船方沟通后选择比30T01高一等级为60T01， 1/2”tubing代替。ADM与气动系统连接的tubing管见图6，空舱与吃水测量系统tubing管见图7。

3.5 Tubing管在工艺管道上的仪表应用

安装于工艺管道的各类仪表，如压力表、压力、液位变送器等与工艺管道的取样口法兰面之间采用1/2”tubing管连接。采用1 /4”tubing管作为仪表上的泄放管。Tubing管根据各个系统的压力要求选择满足要求的压力等级。

4 特殊材料的tubing管在FPSO 的应用

在这两个FPSO改装项目上，一些特殊材质的tubing管被应用在一些有特殊要求的系统。例如：在消防系统，由于泡沫水和消防水腐蚀性的特点，从喷淋阀箱到喷淋阀头的控制tubing管应用对氢氟酸和碱性液体，海水等有耐蚀性能的合金材料蒙乃尔（MONEL）400的tubing管连接；安装与海水系统上的变送器、压力表，考虑海水中氯离子对不锈钢点腐蚀，相关仪表与工艺管道连接的tubing管应具有抗点腐蚀性能的双向不锈钢tubing管（DUPLEX SS）。

5 Tubing管在FPSO安装应用中的改进

在FPSO CDM & CDS 改装项目的tubing管设计和安装过程中，以下两个方面的问题需要改进：第一，由于tubing管径小，部分tubing虽然满足避开通道要求，但是布置在人容易到达的地方容易被踩踏弯曲变形，在设计中应考虑tubing管在这些地方改变安装支架的形式，加装保护盖板或者尽量避开在这些位置上的布置。第二，对于多层敷设安装（3层及以上）的tubing管，管子层与层之间设计时应根据管径的大小保持足够的距离，每层的接口排列应整齐，层与层的接口应错开，避免重叠，以便后期拆检和维修。

参考文献

[1] HI39621-PESDPIPG999039 FPSO TUBING SPECIFICATION

[2] HI39621-PESDELPG449010 FPSO E&I INSTALLATION SEPCIFICATION

[3] Swagelok Product E-catalog 2012-2013endprint