淺談海底管道注水過程添加化學藥劑的方法及應用

趙之淵

摘要：為解決海底管道后挖溝過程中沉管問題，需提前將管道注滿試壓用水，從而提高管道重量，提升管道下沉效率。由于進行海底挖溝作業(yè)工期相對較長，因此試壓用水需長時間保存至管道內(nèi)。根據(jù)相關(guān)要求，在海底管道注水過程中，需持續(xù)添加化學藥劑，避免管道內(nèi)壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。在添加化學藥劑過程中，其藥劑與水應嚴格按照要求配比、藥劑與水應均勻混合添加至管道內(nèi)，為了實現(xiàn)簡單、快捷、精確的藥劑添加流程，改進了以往傳統(tǒng)人工添加藥劑的方式，采用了注水流量計和電動泵相結(jié)合的方法自動化添加系統(tǒng)，應用于海底管道注水過程添加化學藥劑。

關(guān)鍵詞：海底管道注水;化學藥劑嚴格配比;均勻混合添加;流量計和電動泵結(jié)合方法

一、前言

輸油、輸氣管道在新建完成后，需要檢驗管道結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性，目前國內(nèi)、外海底管道建設(shè)任務(wù)越來越多，而在海底管道施工過程經(jīng)常會遇到后挖溝過程中進行沉管問題，此時為保證沉管順利，需提前將管道注滿試壓用水，從而提高管道重量，提升管道下沉效率，由于海底后挖溝作業(yè)工期相對較長，因此試壓用水需長時間保存至管道內(nèi)，則在注水過程中，需持續(xù)添加化學藥劑，避免管道內(nèi)壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。藥劑與水的嚴格配比、藥劑與水的均勻混合及現(xiàn)場監(jiān)管等因素給注水作業(yè)帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。

為解決此問題，實現(xiàn)簡便、精確的藥劑添加流程，對傳統(tǒng)人工添加藥劑的方式進行了改進，采用了注水流量計和電動泵相結(jié)合的自動化添加方法完成注水過程藥劑添加、比例控制、均勻混合等一系列工作。本文對海底管道注水過程添加化學藥劑的施工方法和應用進行了全面討論與闡述，并結(jié)合相關(guān)施工經(jīng)驗優(yōu)化施工方法和措施，以滿足相關(guān)要求。

二、概述

本文章主要是針對藥劑添加、配比控制、均勻混合等一系列要求，設(shè)計出新型藥劑添加系統(tǒng)，通過相關(guān)模擬試驗，即：將化學藥劑按照不同的配比加入管道內(nèi)，存放一定時間觀測鋼管的腐蝕情況，收集整理試驗數(shù)據(jù)，最終計算出適合項目要求的藥劑與水配比，使其均勻混合注入管道內(nèi)。此方法已在項目成功應用，為項目后續(xù)海底管道后挖溝施工提供了保障，保證了水在管道內(nèi)較長時間的存放，也對海底管道注水規(guī)范化施工起到了積極的促進作用，保障了海底管道安全、高效運行。

三、化學藥劑添加系統(tǒng)方案探討

1、以往傳統(tǒng)注水過程添加化學藥劑技術(shù)現(xiàn)狀情況

以往注水添加化學藥劑一般通過開挖蓄水池并鋪設(shè)塑料薄膜，將所用潔凈水抽取至蓄水池中，待水池注滿后，停止抽取，根據(jù)開挖蓄水池尺寸大小，估算抽取的水量，通過人工搬運一定量藥劑向池內(nèi)添加，自然熔和后，然后啟動注水泵，將蓄水池中水和藥劑的混合液注入管道內(nèi)。待蓄水池水量不足時，停止注水泵，重復上述淡水抽取進入蓄水池、藥劑添加等系列操作完成注水作業(yè)。此過程步驟較為復雜，耗時費力，且注水作業(yè)不能連續(xù)作業(yè)，重復啟動設(shè)備既對設(shè)備造成一定損壞，而且注水不連續(xù)也容易將氣體注入管道內(nèi)。

2、注水過程添加化學藥劑技術(shù)方法的改進

試壓用水較長時間保存在管道內(nèi)的情況下，根據(jù)規(guī)范要求，需在注水過程添加化學藥劑，即除氧緩蝕阻垢殺菌劑，消除對碳鋼造成的腐蝕破壞，改進以往傳統(tǒng)注水作業(yè)的方式，來提高工作效率和添加效果，其具體改進方法：一方面安裝注水流量計，得出精確流量值;另一方面采用電動泵添加藥劑的方式，通過電動泵連接藥劑箱，利用電動泵的自吸能力，無需將藥劑傾倒至水箱中，自行進行抽取。

另外，根據(jù)注水流量計讀數(shù)，調(diào)節(jié)電動泵流量控制閥門，該閥門具有可視調(diào)節(jié)功能（實際流量與調(diào)節(jié)參數(shù)匹配偏差≤1%）。電動泵出口壓力為1.6MPa，高于管線注水壓力（注水壓力一般<1.0MPa），保證藥劑注入過程的流暢性，將藥劑通過注水管道上的針型閥門勻速泵入管道，即可達到藥劑添加、配比控制、均勻混合等一系列要求。

四、技術(shù)方法的設(shè)計與改進

1、化學藥劑的選取

由于試壓用水長時間存放在管道內(nèi)，因此，在注水過程中，需及時向管道內(nèi)注入除氧緩蝕阻垢殺菌劑。溶解氧的去除，可以消除對碳鋼造成的腐蝕破壞和好氧微生物的繁殖;高效的阻垢成份，可以很好的防止海管內(nèi)表面結(jié)垢，因此通過調(diào)研及實驗室反復測試，最終選取IMC-932H藥劑。

IMC-932H藥劑物理性質(zhì)：無色至淡黃色透明液體，無刺激性氣味，易溶解于水、海水、酸和醇中，閃點大于85℃，不燃燒，密度（20℃）為1.00—1.22g/cm3。

IMC-932H藥劑適用范圍：適用于海底管線用海水清管、試壓過程中及海水封存系統(tǒng)碳鋼金屬的防腐蝕、防結(jié)垢和殺菌滅藻保護。

2、流量計的選取

流量計須經(jīng)過第三方有效校驗方能進行使用，注水過程可準確讀取注水流量值，精確計算實時注水流量。

3、注水過程通過專用電動泵添加藥劑

將注水泵出口與注水管道上的對應閥門進行連接，電動泵與注水管道上的針型閥門連接，連接完成后，啟動注水泵開始注水，在整個注水過程中，實時觀測流量計，根據(jù)注水流量值，調(diào)節(jié)電動泵流量控制閥門，按照藥劑與水的配比說明，均勻的向管道內(nèi)注入藥劑。

五、化學藥劑添加過程操作程序

1、連接藥劑添加系統(tǒng)

將電動泵放置于鋼板上，采取鋼板放置底部的作用：一方面是為防止沙塵落入藥劑中，另一方面由于電動泵具備自吸能力，在入口端連接軟管時可通過鋼板鉆孔插入至藥劑箱底部，進行藥劑提取。藥劑泵出口端直接與三通針型閥門連接，泵的出口壓力可滿足持續(xù)向管道內(nèi)輸入藥劑的流暢性。該系統(tǒng)的安裝完全實現(xiàn)了藥劑提取、藥劑添加的自動化流程。

2、化學藥劑比例控制

首先對淡水資源采樣并送至相關(guān)權(quán)威機構(gòu)進行化驗，得出有效的檢測報告，結(jié)合報告參數(shù)，現(xiàn)場人員通過與生產(chǎn)化學藥劑廠家反復進行試驗，最終取得適合項目要求的合理藥劑配比。

通過對電動泵流量進行現(xiàn)場試驗，在流量控制閥門設(shè)置為30%、60%、100%時，多次進行5min、10min、15min的計時提取化學藥劑，通過采用量杯記錄數(shù)據(jù)（得出實際數(shù)據(jù)與額定流量偏差小于1%），則最終以流量計讀數(shù)為依據(jù)，調(diào)節(jié)電動泵流量控制閥門百分比參數(shù)，實現(xiàn)嚴格控制藥劑配比。

3、化學藥劑均勻混合

通過前期的試驗階段觀察，可保證藥劑均勻的從電動泵出口排出，另外通過流量計檢驗注水泵流量，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變時，出口淡水流速較為固定，因此在注水過程中，隨著淡水流入管道，藥劑可實時等量添加，達到均勻混合狀態(tài)。

4、結(jié)論

（1）、管道注水需要添加化學藥劑時，通過使用上述改進的化學藥劑添加系統(tǒng)裝置可保證藥劑持續(xù)添加，注水作業(yè)的連續(xù)性，提高了作業(yè)工效，也避免了注水泵多次啟停，對設(shè)備起到一定的保護作用。

（2）、通過上述介紹對比分析得出，通過改進注水過程添加化學藥劑技術(shù)方法，大大提高了以往傳統(tǒng)添加化學藥劑工作效率，充分體現(xiàn)了精確性和科學性。

（3）、采用新的技術(shù)方法，實現(xiàn)了化學藥劑添加過程的配比控制、均勻混合等一系列要求，為項目施工節(jié)約了成本，節(jié)省了施工工期。

六、應用

目前此方法在國內(nèi)、外項目海底管道注水試壓中持續(xù)添加化學藥劑得以充分應用，有效避免了管道內(nèi)壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，滿足了現(xiàn)場的規(guī)范要求。近期已應用管徑φ914mm、長度18.6km，管徑φ457mm、長度125km，在進行注水添加化學藥劑時，通過以上方法控制了藥劑流速，保證了添加比例，實現(xiàn)了均勻混合等要求，大大縮短了工期，為后續(xù)海底管道后挖溝施工贏得了寶貴時間，獲得了良好的經(jīng)濟效益，此項藥劑添加系統(tǒng)方法的改進，對國內(nèi)、國際市場規(guī)范化施工起到了積極的促進作用，也充分驗證了該技術(shù)方法的有效性和可行性。

參考文獻：

[1]《DNV-OS-F101 海底管線系統(tǒng)規(guī)范-2013》

[2]專用緩蝕劑產(chǎn)品使用說明書（海管清管試壓用除氧緩蝕阻垢殺菌劑IMC-932H）