模块管线运输新型临时固定装置研究与介绍

龚健，郝敬雷，王玉伟，王丹蕾，赵航

模块管线运输新型临时固定装置研究与介绍

龚健，郝敬雷，王玉伟，王丹蕾，赵航

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

模块管线永久支架是按照投产正常运行的工况条件设计的，满足正常生产条件下的管线应力要求，但是在模块运输过程中，无论是陆地运输中急刹车，还是海上运输过程中遇风浪较大时，管线受瞬间载荷影响较大，受力情况与正常工况下大大不同。因此根据模块运输过程中管线受力状况设计制作了模块管线临时固定装置，可以实现运输过程中对管线三维方向的限位要求，目前已经在国外某大型油田项目中成功运用。

模块管线；运输； 临时固定装置； 管线固定

在模块运输过程中，考虑到管道本身具有柔性且运输过程中存在颠簸，出于对模块管线及与之连接的设备口、阀组的保护，需要对运输状态下的模块管线进行受力分析，分析结果往往有以下两种情况：

第一种：管线永久支架不能承受约束，需要在运输之前拆除并随着模块一块运输到总装场地，到达总装场地之后再重新安装；

第二种：管线永久支架无法满足模块管线在运输过程承受的某一个方向或多个方向的应力要求，需要对管线添加临时辅助型固定装置以满足模块运输过程中的应力要求，在运输结束后拆除该临时辅助型固定装置。

本文结合国外某大型油田项目的运输情况，着重对上述第二种情况展开分析与研究，设计并制作了新型管线运输临时固定装置，该装置对以往固定方式进行了改进和优化，提高了被固定管线的稳定性，减少了拆除修复工作量和模块运输的整体重量，为后续类似项目的模块运输提供有效借鉴。

1 传统模块管线运输临时固定方法介绍

目前，无论是海上采油平台的海上运输，还是陆地模块的陆地运输，模块管线临时固定通常采用绑带缠绕或焊接临时固定的方式，将已经安装完成的管线临时固定在被运输的模块上。但是，在实际运输过程中，由于绑带的载荷有限，在陆地运输过程中急刹车时，或者海上运输过程中风浪较大时，容易出现断裂风险，而且绑带具有弹性，运输过程中容易出现松动。若采用焊接临时固定方式，虽然可以很好限制位移，却无法满足管线在运输过程中某些方向的位移不能被约束的应力要求，有可能造成管线或设备接口的破坏。且模块运输结束后，焊接的临时固定装置需要进行切割、打磨、探伤、补漆等作业，不仅存在破坏管线本体的风险，而且造成大量人力和物力浪费。

2 新型管线运输临时固定装置的组成部分

2.1 对于非保温管线

如图1所示，对于非保温管线，该新型装置主要包含以下5个部分：1-U型绑带，2-上部固定垫板，3-下部固定夹板，4-螺栓螺母，5-胶皮垫片。

2.2 对于保温管线

如图2所示，对于保温管线，该新型装置主要包含以下六个部分：1-上部固定压板，2-中部垫板，3-下部固定夹板，4-轴向限位块，5-垂直上下限位块，6-螺栓螺母。

3 新型管线运输临时固定装置的设计原理及操作步骤

3.1 对于非保温管线

非保温管线新型运输临时固定装置设计原理：

U型绑带1通过螺栓螺母4将中部垫板2和下部固定夹板3对称安装在支撑底座上，U型绑带1和中部垫板2与管线接触的部位填充胶皮垫片5。

U型绑带1被螺栓螺母4固定之后，限制了管线径向和垂直方向的位移，管线轴向的位移主要靠管线与胶皮垫片的摩擦力来限制。

非保温管线新型运输临时固定装置操作步骤为：

第一步，确认本新型运输临时固定装置满足模块运输过程中，管线在各个方向上的最大应力要求；

第二步，根据管线尺寸选择相应尺寸的U型绑带1，并根据U型绑带1螺栓孔的定位在中部垫板2和下部固定夹板3上开螺栓孔。

第三步，在U型绑带1和中部垫板2与管线接触的部位填充胶皮垫片5。

第四步，U型绑带1通过螺栓螺母4与中部垫板2、下部固定夹板3对称安装在支撑底座两侧。

第五步，运输结束后，拆卸螺栓螺母4，整个管线临时固定装置拆除。

3.2 对于保温管线

保温管线新型运输临时固定装置设计原理：

上部固定压板1、通过螺栓螺母6将中部垫板2和下部固定夹板3对称安装在支撑底座上，其中，两个对称安装的上部固定压板1上焊接有轴向限位块4和垂直上下限位块5。

因为管鞋和管线采用焊接的方式连接为一体，所以限制了管鞋的位移也就达到了管线固定的目的，该新型装置通过轴向限位块4限制了管鞋的轴向位移，通过垂直上下限位块5限制了管鞋的垂直方向位移，而上部固定压板1通过螺栓螺母6和下部固定夹板3和中部垫板2固定在一起，从而限制了管鞋的径向位移。

保温管线新型运输临时固定装置操作步骤为：

第一步，确认本新型运输临时固定装置满足模块运输过程中，管线在各个方向上的最大应力要求；

第二步，将轴向限位块4和上下限位块5根据管鞋底板尺寸定位后焊接在上部固定压板1上；

第三步，上部固定压板1、中部垫板2和下部固定夹板3根据管鞋底板尺寸和支撑底座宽度尺寸定位后开螺栓孔。

第四步，上部固定压板1、通过螺栓螺母6将中部垫板2和下部固定夹板3对称安装在支撑底座上，完成管线固定。

第五步，运输结束后，拆卸螺栓螺母6，整个管线临时固定装置拆除。

4 新型管线运输临时固定装置的优势

4.1 通过螺栓连接和限位块的设置，使固定管线具有更高的稳定性和安全性。

本装置各部件以及与支架、管线之间全部采用螺栓连接固定，上部固定压板安装有轴向限位块和垂直上下限位块，可以实现对管线轴向、径向及垂直方向的限位。这样可以同时满足固定管线三个方向限位要求和应力要求，使管线具有更高的稳定性和安全性。

4.2 无须动火作业，减少修复工作量。

本装置上部固定压板、中部垫板和下部固定夹板之间通过螺栓连接，支撑底座为由型钢连接的框架式结构，管鞋平放在支撑底座上。整个装置没有焊接工序，无须动火作业，不会对模块本体造成破坏，减少了切割、打磨、探伤、补漆等修复工作量，缩短了项目完工周期。

4.3 安装、拆卸方便快捷，可重复使用。

由于固定装置和模块本体之间采用螺栓连接，所以安装、拆卸简单方便，并且装置可以重复使用，相比较于传统焊接方式节约了人力和材料成本。

5 结束语

在长距离模块运输过程中，无论是陆地运输中急刹车，还是海上运输过程中遇风浪较大时，管线受瞬间载荷影响较大，管线各连接口被破坏的风险也更大，随着公司国内外业务的不断拓展，参与的国外项目越来越多，长距离运输模块中管线系统保护的工作越来越受到业主和公司的重视，因此研究并设计了此新型管线运输临时固定装置，本装置采用螺栓连接，无须动火作业，安装拆卸方便且可以重复使用，已经在某国外大型油田项目中成功运用，可以有效地保护模块运输过程中的管线系统，可为后续项目提供有效借鉴。

［1］张少华．模块上工艺管线海上运输临时固定支架研究与应用[C]. 石油和化工设备，2017．

Research and Introduce of New Temporary Fixing Device for Piping Transportation in Module

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（Offshore Oil Engineering Co., Ltd,, Tianjin 300452, China）

Module permanent piping support is designed according to the working conditions of the normal operation of production, and can meet the requirements of pipeline stress under the condition of normal production, but during transportation of module, pipelines are greatly influenced by instantaneous load, stress distribution is different from normal working conditions. According to the stress state of modules in the process of transportation, new temporary fixing device for the module pipehas been designed, it can meet the limit requirements of the pipeline three-dimensional direction during the process of transportation, has been successful used in a large foreign oil field project

Pipeline in module; Transportation; Temporary fixing device; Pipeline fixing

2020-03-17

龚健（1987-），男，工程师，天津市人，2005年毕业于长江大学油气储运工程专业，研究方向：从事海洋石油平台管道加工设计工作。

TQ 022

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1004-0935（2020）05-0526-03