لوله پلی اتیلن در دریا

بی شک طراحی هر پروژه ای از جمله مهمترین ارکان آن پروژه به حساب می آید . در این راستا تیم طراحی پروژه، با در نظر گرفتن و ضعیت عمومی و اختصاصی هر پروژ ه و با توجه به شرایط و امکانات در دسترس، اقدام به طرح روش اجرایی و محاسبه ملزومات مورد نیاز می‌نمایند. پروژه های دریایی به دلیل ماهیت دریایی خود و شرایط سخت و غیر قایلب پیشبینی از پیچیدگی‌های منحصر بفردی برخوردارند و به همین دلیل تیم طراحی چنین پروژه‌ای نیاز به تجربه و مهارت قابل ملاحظه‌ای دارد. در این مقاله سعی شده تا نکات حائز اهمیت در طراحی خط لوله دریایی به شکلی آلی مورد بررسی قرار گرفته و مواردی که نیاز به توجه بیشتری دارند یاد آوری گردد.

کلیات طراحی خط لوله دریایی

نکات حائز اهمیت در طراحی خطوط لوله دریایی را می‌توان به ٢ بخش مفاهیم اولیه و روش اجرایی تقسیم نمود که در ذیل به اهم موارد هر بخش اشاره می شود.

الف ) مفاهیم اولیه طرح

طراح خط لوله دریایی در این بخش اصول اولیه طرح را مورد بررسی قرار می دهد  که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره کرد :

– نکات ایمنی طرح

 

– محل اجرای طرح و شرایط ابتدایی و انتهایی خط لوله

– طرح سیستم انتقال سیال

– عمر مفید طرح

– مشخصات سیال داخل خط لوله

– ظرفیت انتقال و سایز خط لوله

– شکل هندسی طرح

– ملزومات عملکردی طرح انتقال

– برنامه زمان بندی طرح

ب) روش اجرایی طرح

دراین بخش طراح خط لوله دریایی با توجه به اصول اولیه طرح، روش های اجرایی و ملزومات وابسته به آنرا مورد بررسی قرار داده و بهترین گزینه را پیشنهاد می دهد . از جمله مواردی که در این خصوص حائز اهمیت میباشد عبارتند از :

–  سازمان پروژه

–  فازهای اجرایی پروژه

– حدود و مرزهای اجرایی

– تجهیزات مورد نیاز در روش اجرایی پیشنهادی

– شرح عملیات اجرایی پروژه

– پیمانکاران اجرایی

– فروشندگان و تولیدکنندگان تجهیزات و متریال مورد نیاز

 

انتخاب مسیر خط لوله دریایی

مسیر خط لوله دریایی با توجه به رعایت نکات ایمنی طرح چه از لحاظ عمومی و چه از لحاظ نیروی انسانی انتخاب می گردد. در این خصوص حداقل موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرند :

– ترافیک کشتی‌ها

– فعالیتهای ماهیگیری

– سایر نصب های دریایی

– کابلها و خطوط لوله دریایی موجود

– ناپایداریهای آف دریا

– جریانهای زیر سطحی

– فعالیت های لرزه‌ای  کف دریا

– موانع دریایی

– فعالیت های معدنی  کف دریا

– فعالیت های نظامی

– مسایل محیط زیستی

جهت بررسی موارد ذکر شده و تعیین مسیر مناسب خط لوله ، ابتدا نقشه های منطقه موردنظر و سوابق پروژه های قبل مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به اطلاعات بدست آمده از این بخش، مسیر فرضی خط لوله پیشنهاد و سپس با انجام بازدیدها و مطالعات محلی، مسیر مذکور نهایی و انتخاب میگردد. از جمله نکاتی  که در بازدیدها و مطالعات مسیر خط لوله دریایی حائز اهمیت است می توان به این موارد اشاره آرد :

– توپوگرافی کف دریا در کریدور پیشنهادی

– بازرسی‌های زیر سطحی دریا در جهت مسیر خط لوله جهت شناسایی موانع احتمالی

– مطالعات ژئوتکنیکی کف دریا جهت بررسی وضعیت بارگذاری و نشست پذیری

– مطالعات وزش باد در منطقه

– مطالعات وضعیت موجهای دریایی در منطقه

– دمای هوا و دمای آب دریا

– مطالعات جریانهای سطحی و زیر سطحی

ضوابط طراحی خط لوله دریایی

در طراحی خطوط لوله دریایی ضوابط منحصر بفردی وجود دارد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

–  در محل تقاطع خطوط لوله دریایی ، فاصله قائم ٢ خط لوله باید حداقل به اندازه ٣٠ سانتیمتر از هم باشد.

– خط لوله دریایی بایستی به یکی از روشهای زیر در برابر سقوط اشیاء تورهای ماهیگیری و لنگر کشتی های منطقه محافظت گردد :

١. پوشش بتنی

٢. روش دفنی

٣. پوشش ماسه وشنی

۴. روشهای مکانیکی

• حداقل ضخامت دیواره لوله

بجز مواردی که تمهیدات لازم جهت پوشش لوله ها در برابر بارهای اتفاقی از قبیل افتادن اشیاء یا سایر بارهای خارجی مورد نیاز میباشد

• حداقل ضخامت اسمی دیواره

بجز مواردی که تمهیدات لازم جهت پوشش لوله ها در برابر بارهای اتفاقی از قبیل افتادن اشیاء یا سایر بارهای خارجی مورد نیاز میباشد ، حداقل ضخامت اسمی دیواره لوله جهت لوله های با قطر ٨ اینچ یا بالاتر از درجه ایمنی بالا، ١٢ میلی متر در نظر گرفته میشود.

• انتخاب متریال لوله

متریال لوله با توجه به سیال موردنظر ، دما و مدهای گسیختگی ممکن در طول زمان نصب و عملیات انتخاب میگردد . در این انتخاب باید لوله و سایر اجزاء خط لوله با هم سازگار باشند. اهم پارامترهای موثر در انتخاب متریال به شرح ذیل میباشند :

١. رفتارهای مکانیکی

٢. سختی

٣. طاقت شکست

۴. مقاومت فرسودگی

۵. جوش پذیری

۶. مقاومت در برابر خوردگی

• روشهای طراحی

روشهای طراحی بر اساس ٢ حالت قابل انجام است :

١. آنترل بار

٢. آنترل جابجایی

• عکس العمل بین لوله و بستر دریا در طراحی ها باید مد نظر قرارگیرد ، در این خصوص پارامترهای اصلی عبارت از مقاومت برشی و رفتار تغییر شکل خاک میباشند.

• پایداری خط لوله در کف دریا بایستی مورد بررسی قرار گیرد . معیار قابل قبول جهت جابجای های مجاز در طول مسیر خط لوله میتواند تغییر کند . مثالهایی از حدود ممکن در جابجایی خط لوله به شرح ذیل میباشد :

١. تسلیم ، فرسودگی لوله

٢. از بین رفتن پوشش لوله

٣. محدودیتهای هندسی نگهدارنده های لوله

۴. فاصله از دیگر خطوط لوله ، سازه ها یا موانع

 

پوشش خارج و داخل لوله

جهت انتخاب و طراحی جزئیات پوشش خارجی لوله باید شرایط محیط خارجی مرتبط با لوله به شرح ذیل در نظر گرفته شود.

١. وضعیت محیط اطراف لوله : مدفون یا غیر مدفون

٢. جنس و مقاومت رسوبات و آب دریا

سایر مواردی که در تعیین پوشش خارجی لوله موثرند عبارت است از  :

١. حداکثر و متوسط دمای سیال در خط لوله

٢. رویه اجرایی ساخت و نصب خط لوله

٣. ملزمات مورد نیاز جهت حفاظت مکانیکی و وزن غوطه وری و دمای عایق در هنگام عملیات

۴. دوره عمر مفید خط لوله

غالبا” پوشش خارجی لوله های دریایی بدلیل تامین بویانسی منفی خط لوله و حفاظت مکانیکی از پوشش خوردگی در طول زمان نصب و عمر خط لوله، پوشش وزنی بتنی است که حداقل ملزومات این پوشش ها عبارتند از :

حداقل ضخامت بتن ۴٠mm

حداقل مقاومت فشاری ۴٠MPa

حداکثر جذب آب % ٨

حداقل دانسیته ١٩٠٠ کیلوگرم بر متر مکعب

جهت انتخاب و طراحی جزئیات داخلی لوله باید شرایط محیط داخلی مرتبط با لوله به شرح ذیل در نظر گرفته شود:

١. شرایط محیط داخلی لوله در هنگام انبار ، ساخت ، نصب ، فشار تست و در زمان عملیات

٢. حداکثر و متوسط دما / فشار سیال در طول دوره عملیات خط لوله

٣. سرعت و رژیم جریان عبوری

۴. ترکیبات سیال

۵. افزودنیهای شیمیایی جهت عملیات تمیز کاریهای دوره‌ای خط لوله

۶. امکان فرسایش داخل لوله توسط سیال عبوری

بارهای وارده به خط لوله دریایی

بارهای وارده به خط لوله دریایی به ۴ بخش تقسیم میشوند

بارهای عملگر : شامل وزن ، فشار هیدرواستاتیک خارجی ، دما ، عکس العمل اجزاء ، پوشش روی خط لوله ، فشار داخل لوله ، عکس العمل کف دریا ، تغییر شکل دائمی سازه های نگهدارنده و تغییر شکل دائمی ناشی از نشست زمین

بارهای محیطی : شامل جریانهای سطحی و زیر سطحی، باد ، موج، یخ و بارهای هیدرولیک

بارهای زمان ساخت : شامل بارهای زمان حمل و نقل ، ساخت ، نصب و تعمیر و نگهداری

بارهای حوادث : شامل ضربه آشتی ، افتادن اشیاء ، انفجار ، آتش سوزی و ….

لیکن طراح خط لوله دریایی با بررسی بارهای موجود در طرح مورد نظر و با تعیین مقادیر بارهای مذکور قادر به تحلیل خط لوله دریایی خواهد بود.

نصب خط لوله دریایی

روش نصب خط لوله دریایی بدلیل تاثیر گذار بودن بارهای وارده بر خط لوله در زمان نصب، از جمله مهمترین و حائز اهمیت ترین موارد تصمیم گیری طراح میباشد.

طراح خط لو له دریایی با توجه به شرایط پروژه ، روش نصب خط لوله دریایی را انتخاب مینماید.از جمله مواردی که در انتخاب روش نصب خط لوله دریایی موثر است عبارتند از :

١. طول و قطر لوله

٢. عمق آب دریا در مسیر خط لوله

٣. وضیعت بستر دریا در طول مسیر خط لوله

۴. امکان دسترسی به تجهیزات مورد نیاز

۵. زمان و مدت انجام پروژه

۶. بودجه انجام پروژه

 

٧. اهمیت خط لوله

از جمله روشهای متداول در نصب خطوط لوله دریایی روش استفاده از بارج لوله گذار است . در این روش لوله ها از محل اسکله بر روی بارج ها بارگیری می شوند و سپس بارجهای حامل لوله به سمت بارج لوله گذار رفته و در کنار آن پهلو میگیرند و در طول عملیات نصب نقش تامین کننده لوله را بر عهده دارند . از طرفی بارج لوله گذار با و پوشش دهی سرجوشها بر روی NDT ، فراهم نمودن سیستمهای فیتاپ،جوشکاری خود، خط لوله را تولید و به شکل پیوسته به داخل دریا می فرستد . در تمایز بارجهای لوله گذار ، توان روش لوله گذاری با استفاده از بارج لوله گذار در حال حاضر بسیار متداول شده که از آن جمله می توان به لوله گذاری فازهای مختلف پارس جنوبی با استفاده از این روش اشاره کرد .از جمله روشهای دیگر نصب خط لوله می توان به روش کشیدن خط لوله به داخل دریا اشاره نمود . در این روش با توجه به طول خط لوله دریایی ، اسپولها در بخش خشکی ساخته شده و سپس با کمک تانکهای شناور توسط بارج کشنده به داخل دریا کشیده می شوند . در این روش اسپولهای ساخته شده بر روی رکها ، به ترتیب بر روی خط انتقال که مرکب از غلطک های ساخته شده در فواصل مشخص می باشد توسط بارج کشنده به داخل دریا کشیده می شوند و پس از کشیده شدن یک اسپول، اسپول بعدی به این اسپول جوش داده شده و عملیات انتقال ادامه می یابد . از جمله پروژه هایی که به این روش در حال انجام می باشد پروژه خط لوله آبرسانی قشم از بندر عباس به طول ١٠ کیلومتر است.

نتیجه گیری :

هرچند صنعت دریایی کشور صنعتی نوپا و جوان به حساب می آید، لیکن در بخش اجرایی پروژه های دریایی از قبیل نصب خطوط لوله دریایی پیشرفت قابل توجهی داشته ایم . لذا بخش طراحی پروژه های دریایی همگام با بخش اجرایی آن در حال رشد نمی باشد و در حال حاضر شرکتی مطرح در طراحی پروژه های دریایی کشور فعالیت نمی کند . این مقاله سعی دارد با مطرح نمودن طراحی پروژه های دریایی و بخصوص طراحی خطوط لوله دریایی جایگاه ویژه و مهم این بخش از صنعت را مطرح نموده و نکات اولیه در طراحیهای خطوط لوله دریایی را متذکر شود و بر این باور است که طراحی مناسب خطوط لوله دریایی می تواند کمک شایانی در اجرای مناسب و با صرفه تر پروژه ها داشته باشد.

مراجع :

Offshore standard DNV-OS-F101 ,2000 Subsea Pipeline Engineering By Andrew Clennel Palmer Piping and Pipeline Engineering: Design, Construction, Maintenance, Integrity and Repair By George Antaki Pipeline Pigging Technology

کاربرد لوله و اتصالات پلی اتیلن در دریا