饱和潜水系统气体管路密性工艺方案设计

王公利，钱步娄

饱和潜水系统气体管路密性工艺方案设计

王公利，钱步娄

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

饱和潜水是一种在大深度条件下，开展长时间作业的潜水方式，而饱和潜水系统气体管路是饱和潜水系统的重要组成部分，其密性试验又是验证气体管路安装是否符合要求的重要试验手段。如何在复杂的船舶建造过程中，经过合理的密性工艺方案设计，检验气体管路是否符合严格的密性试验要求是研究的重点。通过对某型饱和潜水系统的管路密性试验工艺方法进行深入分析，剖析饱和潜水系统气体管路密性在施工过程中遇到的重难点问题，形成了一套符合实际需求的密性工艺方案。

饱和潜水；气体管路；气体管路密性；工艺方案

按照国际惯例，当潜水作业深度超过120 m、时间超过1 h，一般都需要采用饱和潜水作业方式。以300 m饱和潜水系统为例，其气体管路系统主要由气体管理系统、环境控制系统、自动化加减压系统、高压救生系统及潜水钟系统组成。气体管路总长约为10 000 m，其中涉及的管路尺寸从1/8''～2''1/2不等，涉及的最大工作压力从3.2～20 MPa。

1 饱和潜水系统气体管路密性简介

饱和潜水系统气体管路的密性对潜水系统而言是一项非常重要的技术指标，目前国际通用的方法是使用泄漏率作为饱和潜水系统密性的验收指标。泄露率指在最大工作压力条件下，使用工作气体进行检测。常用的单位为压力降%/6 h或压力降%/24 h。

2 设备与试验状态

2.1 试验设备

根据密性试验的要求，需要通过增压泵将密性试验用气体加压至管路的最大工作压力，在使用检漏液检查管路系统无气泡溢出的情况下，保持增压泵不工作，检查气体管路系统在最大工作压力下维持6～24 h的压力降，如果在考虑温度的情况下，其压力降不超过0.25%～1%，则系统满足要求。结合上述要求，具体试验设备清单如表1所示。

表1 试验设备清单

序号名称型号数量/个备注 1数字压力传感器0～35 MPa（含检测证书）2 2数字压力传感器0～100 MPa（含检测证书）2 3气体增压泵工作压力31 MPa1 4温度传感器-10～50 ℃（含检测证书）2 5多频道图形记录仪12通道2 6Sweage lock检漏液 若干

2.2 试验介质

对于饱和潜水系统而言，“工作气体”指在一定组分配置的氦氧混合气体，在250～500 m饱和深度下，其氦气的百分占比需达到94%～98%。但是在饱和潜水系统验收过程中，如果按照“工作气体”的配比进行泄漏性检测，其代价是非常昂贵的。因此本系统结合国际通用做法，采用10%氦气+90%氮气混合气作为试验介质，其原理如下。

在系统发生泄漏的过程中，由于氦气的分子体积小，因此漏出的气体首先为氦气，因此当使用10%氦气+90%氮气进行泄漏试验时，其可以直接代表高浓度氦气的泄漏率。

2.3 试验安全预防

针对高压密性试验，用风险源分析其存在的风险点如下：①高压气体打击风险。试验过程中最高试验气体压力达20 MPa，且试验时间长，一旦出现接头泄露将会对周围的人和物造成极大的伤害。②氮气泄漏窒息风险。整个试验过程中需使用大量的氮氦混合气，且多处于室内，通风状态差，极易造成人员窒息。

预防措施如下：进行充分风险识别，制定应急预案，并对所有参与试验的人员进行安全技术培训和技术交底，使参与人员充分认识安全风险；制定完善技术工艺文件、操作手册，并对参与实验人员进行培训；试验区进行足够的通风，布置足够的应急呼吸设备（EEBD），设置固定式的气检测点，并且与声光报警系统联动，一旦出现泄露及时发现，人员及时撤离；对实验区域进行管制，控制人员进出，严格进行工作审批。

2.4 密性试验前状态

气体管路密性试验作为管路施工工作的最后一步，需要在完成管路压力试验、清洁及最终安装之后才可以进行，同时整个系统需要处于完备状态，凡是后续出现任何的修改或者拆卸等工作都将会导致密性试验工作重新进行。

3 密性试验程序

本船入籍DNV，结合DNV-OS-E402 J303的要求，在实施密性试验的过程中，密性试验时间最少为6 h，因此转换后6 h的泄漏率不得超过试验压力的0.25%。

利用气体管路原理图及设备外形图，找到合适的设备取样口，在取样口位置外接2个三通接头，分别安装2套压力和温度传感器，并将温度和压力传感器连接至外部数据记录仪，通过数据记录仪24 h不间断监测系统压力和温度变化；检查试验管路的阀件状态，保证试验管路所有阀件处于打开状态，同时检查试验管路末端，保证阀件处于关闭状态；根据现场实际情况划定逃生路线，合理布置EEBD、氧气检测仪；取样口位置预留的端口为气体加注口，根据系统原理图，将气源、增压泵、取样口按图连接完毕，并准备开始加压。为了防止潜在风险和不必要的浪费，加压过程中需控制加压速率和温度变化。

考虑到氦气的价格要远远高于氮气，为了节约成本，采用采购纯氮和纯氦进行现场混合的方式进行密性试验，以试验压力为20 MPa的气体管路密性试验为例，其他试验压力管路以此类推。首先使用氮气对试验管路进行逐级加压，在单级加压结束后，稳定10 min，观察压力和温度是否有明显变化，并使用Sweage lock检漏液对整个测试管路进行检查，特别是接头和阀件部分，如无明显泄漏，则继续加压至下一级，以此循环，一直加压到系统压力的90%。在加压或检查过程中如果出现泄漏，则需要将内部压力完全释放之后，才能够进行相关漏点的维修。

4 结语

饱和潜水系统气体管路密性是一个复杂的检验过程，一方面要兼顾试验的可行性，另一方面考虑到氦气高昂的价格，因此需要从可行性和经济性角度出发，探索出一套合适的气体管路密性试验方案。本文结合300 M饱和潜水系统的具体要求和DNVGL船级社的相关规范，从试验设备及材料准备、试验介质使用以及试验过程等方面进行了深入的探索和研究，最终得出了一套合理的密性工艺方案，为后续建造同类型或相似类型船舶提供了宝贵经验。

［1］陈鸿钧，俞海泉，崔海良，等.用空气代替氦气测定饱和潜水系统泄露率的研究［J］.海洋工程，1987（2）：74-82.

［2］陈宝松.氮氧饱和潜水减压的研究［J］.海洋学报，1983（1）：115-118.

U661.43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.037

2095－6835（2020）02－0100－02

〔编辑：严丽琴〕