一种海底管道射线检验爬行器救助装置的设计与应用

张天江 张永波 常宇 尤卫宏 曹雷 徐振(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

当射线检验用于海底管道环焊缝检验时，通常采用射线爬行器中心曝光，爬行器设备包括有线和无线遥控两种。随着铺管船舶铺设效率的提高，工程技术的发展，对各个施工环节作业时间都提出了高标准的要求。对接环焊缝实现全自动焊接，采用内对口器，组对根焊站管内全密封实现背部充氩保护，对应的射线检验采用无线遥控爬行器设备。如果爬行器设备卡在管内或因故障失灵的情况下，只能切口取出维修更换，造成设备待机，影响海管铺设的整体效率。因此，针对无线遥控爬行器设计制造救助系统是必要，而且重要的。

1 无线遥控爬行器设备工作状态介绍

无线遥控爬行器设备一般由射线机、电池、爬车、控制器四大部分组成(图1)。工作时，射线机、电池和爬车连接为一个整体置于海底管线内。操作人员通过控制器在管外发出指令，控制管内设备的前进、后退、定位、曝光等工作。操作人员通过管内爬行器的报警声音判断设备状态和工作情况，没有电缆和钢丝绳，很好地配合内对口器的工作。

2 爬行器设备故障的影响

当爬行器因为管内阻碍卡住设备导致无法正常行走，如管内杂物、焊缝内部焊瘤等，常出现在小管径管线中；或者由于爬行器设备故障，导致管外控制器无法正确控制管内爬行器工作状态；只能确定爬行器位置的情况下切开管子取出故障设备进行维修。以南海某海底管道项目施工为例，爬行器设备卡在管内焊缝处，在不采用救助系统的情况下，从切口取出爬行器设备、坡口加工、组对、焊接和检验，一共需要6～7h 左右，导致长时间的检验设备待机，很大程度上影响作业线的整体铺设效率。此外，铺管作业线上管子在外力和自身重力的作用下可能发生串动和移位，可能造成爬行器设备的损伤。

3 救助装置的构造设计

救助系统的目的在于对已经处于管内的爬行器设备实现有线连接，经过现场研发和实践，救助系统设有固定拉环，自回弹拉钩，救助小车，控制器及钢丝绳。

3.1 固定拉环设计

爬行器设备尾部配有一个M8 螺母圆环，便于搬运和栓绳，继而设备本体中心有一个螺母开孔，本系统设计巧妙应用该螺母开孔。首先，制作一个D=60mm 的圆圈，每90 度焊接一根长度约120mm 的支撑杆，4 根支撑杆向尾部汇拢，焊接到一个M8 螺母上。使用过程中，拉环通过螺母固定在工作爬行器尾部，调节拉环至管中心位置。

3.2 自回弹拉钩设计

使用不锈钢丝弯制拉钩，为实现拉钩的自回弹功能，钢丝必须具有一定的弹性，不能太粗，同时又要能够承受爬行器回拉时的巨大拉力，通过试验择优选取了D=4mm 的钢丝。拉钩直段长度约为150mm，钩子长度约为40mm，弯至约20°夹角。一方面确保拉钩撞击拉环时候能够顺利通过，另一方面确保回拉过程中拉钩不至于被拉直，导致钩子脱落。4 根相同尺寸的拉钩均匀分布，并焊接在一个M8 螺母上。使用过程中，拉钩通过螺母固定在救助小车头部，调节拉环至管中心位置。详细构造见图2。

图1 一种无线遥控爬行器设备示例

3.3 救助小车，控制器及钢丝绳

本装置以爬行器设备为基体，确保固定拉环始终位于管体中心位置。而救助小车同样由相同规格的爬行器设备中的爬车担任，一方面确保自回弹拉钩位于管体中心，便于高度调节，实现拉钩拉环自对中；另一方面救助小车和爬行器采用同样的控制器操作，无需增加额外投入和人员培训。控制器操控小车行走，由救助小车提供动力带动拉钩撞击拉环。救助小车尾部栓钢丝绳用于拉钩拉环连接后的回拉，钢丝绳长度可以根据要求增加至上百米，能够实现长距离回收。

图2 救助装置拉环、拉钩设计示意图

4 实际应用效果

南海某海底管道项目采用无线遥控爬行器进行射线检验，通过爬行器救助装置的设计和应用，可以很快的将卡在管内的爬行器拉出，及时放入完好设备迅速恢复生产状态(图3)。待机时间由原来的6～7h，降低为40min 左右，缩短爬行器设备待机时间30h 左右，大大的降低了设备待机风险，提高检验工作效率，为项目整体运行发挥了很大的积极作用。

图3 救助装置现场使用实例

5 结语

本文介绍了一种射线检验爬行器救助装置的设计与应用，可以在爬行器卡在管内或出现故障时，快速回收管内爬行器，短时间内恢复作业线生产，有效的降低设备待机风险，有效提高现场施工效率。该装置可以根据不同管径调整管内爬行器和救助小车的高度，实现不同管径的爬行器的回收要求。此外，该系统以原有爬行器设备为基体，巧妙应用设备现有特性，小巧易加工，操作方便，回收效率高，爬行器设备无需改造，成本低。为射线检验爬行器的故障排除提供一种参考。