Chế tạo ống
Căn cứ vào công nghệ sản xuất và hình dáng phôi sử dụng chế tạo, người ta chia ra thành hai loại là: ống thép đúc (phôi tròn) và ống thép hàn ( phôi tấm, lá).
Hình 4-1: Phân loại ống
Trong 2 loại ống trên ống đúc bền hơn ống hàn. Còn loại ống hàn thì loại ống hàn theo phương pháp 3 trục thì tốt hơn hàn mở rộng.
Hiện nay ở Việt Nam không sản xuất được thép đặc chủng để chế tạo ống. Các công trình đường ống của nước ta đều sử dụng ống mua ở nước ngoài. Vì vậy ống trong tuyến ống dẫn khí Hàm Rồng – Thái Bình cũng sử dụng loại ống đúc mua ở nước ngoài.
Thi công thả ống
Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công thả ống, bao gồm phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp thi công kéo ống và nhiều phương pháp khác. Việc lựa chọn phương pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào đặc điểm của loại ống cần thi công như đặc trưng về kích thước ống, ống có bọc hay không bọc, độ sâu thi công cũng như khả năng sử dụng tàu thi công và tính kinh tế của từng phương pháp. Sau đây ta đi vào trình bày sơ lược các phương pháp trên, có đề cập đến ưu điểm của từng phương pháp.
Đặt ống bằng xà lan thả ống Bảng 4-1: Phương pháp đặt ống bằng xà lan Phương pháp Xà lan thả ống Xà lan có trống cuộn PP S-lay PP J-lay Nội dung - Các đoạn ống được hàn vứi nhau được đỡ bởi các con lăn và Stinger theo đường con lồi. Sau khi thả xuống biển đoạn đường ống lơ lửng trong nước hình thành đoạn cong lõm của chữ S. - Thường sử dụng cho vùng nước nông. - Tàu có một tháp cao dựng đường ống khi thả và một hệ thống kẹp ống. Đường ống dẫn từ bề mặt tới đáy biển theo một bán kính cong lớn dẫn tới áp lực thấp hơn so với S- lay. - Phương pháp thường sử dụng cho vùng nước sâu.
- Ống được hàn nối liên tục và được cuộn sẵn quanh các trống có kích thước lớn. Thả ống cũng qua hệ thống Stinger. Trống quay tròn trên hệ thống trụ đỡ để tải ống. Sau khi thả hết trống thì cẩu trên xà lan sẽ cẩu trống khác từ tàu dịch vụ.
- Chia làm 2 loại:
+ Trống ngang: trục xoay thẳng đứng
+ Trống đứng: trục xoay nằm ngang, ống có thể đưa ra từ bên dưới hoặc trên nên áp dụng được cho cả nước sâu và nước nông
Ưu điểm
- Cho phép thi công liên tục
- Mọi công việc được thực hiện trên tàu do vậy độ an toàn cao.
- Sử dụng với loại ống bọc hoặc không bọc lớp gia tải.
- Sử dụng với nhiều loại đường kính ống khác nhau.
- Thi công với cả nước tương đối sâu và nông.
- Không đòi hỏi có xưởng thi công hàn nối ống trên bờ.
- Tốc độ thi công cao
- Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mòn cao do được thi công và kiểm tra tại nhà máy
- Có thể thi công không cần Stinger
Nhược điểm
- Đòi hỏi tàu chuyên dụng. - Giá thuê tàu đắt.
- Luôn cần có hệ thống tàu dịch vụ để phục vụ công tác thả neo cũng như cung cấp ống.
- Tốc độ thi công thấp hơn so với một số phương pháp khác.
- Đường kính ống bị hạn chế 10 - 16 inch.
- Không cho phép bọc gia tải cho ống.
- Thi công nối cuối ống phức tạp và tốn thời gian.
- Tăng chiều dày ống để tránh hiện tượng ống bị kẹp trong khi cuộn hoặc thả ống.
Đặt ống bằng tàu kéo ống
Bảng 4-2: Phương pháp đặt ống bằng tàu kéo
PP Nội dung Ưu điểm Nhược điểm
Kéo ống trên mặt
Các phân đoạn ống nối liên tiếp thành những đoạn dài, được kéo ra tàu kéo và tàu giữ. Gắn hệ thống Ponton như gối đỡ để duy trì mức nổi trên mặt nước. Ống làm việc như dầm liên tục
- Thi công trên biển nhanh
- Yêu cầu sức kéo không quá lớn. - Chất lượng cao do mọi công việc thực hiện trên bờ
- Phao cấu tạo đơn giản
- Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ lớn
- Phải chế tạo hệ thống Ponton
- Bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp
- Gây cản trở hoạt động dân sự trên biển
Kéo ống sát mặt Công tác kéo ống cũng sử dụng tàu kéo và tàu giữ. Bố trí hệ thống phao nâng và điểu chỉnh để duy trì ống nổi cách mặt biển khoảng cách thiết kế.
- Thi công trên biển nhanh
- Hạn chế ảnh hưởng tác động của môi trường
- Ít ảnh hưởng hàng hải
- Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ lớn
- Phải chế tạo hệ thống ponton
- Bất lợi khi tuyến ống xa khu vực lắp ráp - Sử dụng đồng thời 2 loại phao
- Yêu cầu sức kéo lớn hơn kéo trên mặt nước
Kéo ống trên đáy biển Nguyên tắc nối ống chung như các phương pháp trên nhưng ống tiếp xúc với đáy biển và không cần phải có hệ thống phao nâng.
- Đơn giản, không đòi hỏi phương tiên phụ trợ - Ít chịu tác động môi trường
- Thời tiết bất lợi có thể để ống dưới đáy biển
- Dễ gặp sự cố do va chạm khi kéo - Vỏ ống bị hư hại nhiều - Cần tàu sức kéo lớn - Thích hợp khi tuyến ống gần bờ, đáy biển bằng phẳng. Kéo ống sát đáy biển
Giống như kéo ống trên mặt nhưng sử dụng hệ thống phao và xích để điều chỉnh ống nổi trên mặt đáy biển một đoạn.
- Giảm tác động môi trường.
- Không ảnh hưởng hoạt động hàng hải - Yêu cầu sức kéo nhỏ hơn kéo trên đáy biển
- Không kinh tế cho vùng nước sâu vì cần hệ thống phao và xích lớn
- Khó xử lý khi có sự cố
Thi công nối ống.
Ngoài các mối hàn nối đoạn ống đơn thông thường, các mối nối đường ống ngầm còn thực hiện trong thi công sửa chữa, khi đấu nối ống ngầm với ống đứng, khi đấu nối ống ngầm với cụm van ngầm và mmói nối giữa các phân đoạn để tạo ra đường ống liên tục. Trong quá trình thi công đường ống có thể sử dụng nhiều tàu rải theo phân đoạn.
Các mối nối có thể được thực hiện trên tàu hoặc dưới đáy biển còn tuỳ thuộc vào điều kiện độ sâu đáy biển, đường kính ống và các phương tiện phụ trợ có được trong quá
trình thi công. Hiện trên thế giới tồn tại các phương pháp nối điểm cuối của đường ống như sau:
Phương pháp nối bằng mặt bích.
Phương pháp nối bằng hàn ở áp suất khí quyển.
Phương pháp nối bằng hàn cao áp.
Phương pháp nối ống bằng đầu nối cơ khí (được chế tạo sẵn).
Bảng 4-3: Phương pháp nối ống
PP Nội dung Ưu điểm Nhược điểm
Bằng mặt bích
Mặt bích được nối trước vào đầu ống. Hạ thiết bị cố định tạm thời xuống biển cố định thời vào hai mặt bích. Sau đó cố định chiều dài, tháo rời rồi nâng thiết bị cố định lên. Một ống trung gian có chiều dài phù hợp được gia công và hạ xuống đáy biển sau đó bắt bu lông để nối liền hai đoạn ống.
- Chi phí thấp - Mất nhiều thời gian thi công - Có thể rò rỉ trong quá trình thử áp lực và khó phát hiện rò rỉ. Hàn ở áp suất khí quyển
Phương pháp này hàn các đoạn ống dưới áp suất khí quyển, thực hiện trên boong hoặc dưới đáy biển sử dụng khoang hàn trong đó môi trường áp suất thực hiện mối hàn bằng áp suất khí quyển - Chất lượng mối hàn cao - Hạn chế đường kính ống và độ sâu nước Hàn cao áp
Ống được rải chống lên nhau một đoạn ở dưới kê bằng bao cát khoảng 1m. Buồng hàn hạ xuống gắn vào hai đầu ống, thợ lặn vào buồng hàn, làm khô, cắt ống sao cho sát nhau rồi hàn thông qua đoạn trung gian.
- Đường kính hàn có thể lên đến 36” và độ sâu nước 1000 ft - Tốn thời gian và đắt do yêu cầu thiết bị chuyên dụng, tàu cẩu hỗ trợ Mối nối cơ khí
Một số mối nối cơ khí (sử dụng kẹp, không cần hàn) được chế tạo sẵn để nối ống thẳng: big-inch Marie systems, gripper – riser systems, Hydrotech riser systems.
- Chi phí thấp, thi công nhanh - Ít chịu ảnh hưởng thời tiết - Thích hợp mọi độ sâu
- Thiết bị cần đặt hàng chế tạo
Thi công đào hào Mục đích:
Tránh tác động từ các hoạt động của tàu bè (thả neo, đánh cá…)
Tăng sự ổn định vị trí của đường ống chống lại các tác động môi trường
Phân loại
Tùy theo thời điểm thi công và nội dung thi công, có các cách phân loại sau:
Theo thời điểm:
Đào hào trước khi thả ống
Đào hào sau khi thả ống
Theo các tiến hành:
Chỉ đào hào và đặt ống nhưng không lấp
Đào hào đồng thời vùi ống
Theo tương quan thời gian với thi công thả ống
Đào hào trước
Đào hào sau
Đào hào đồng thời
Các phương pháp đào hào
Các phương pháp đào hào
a) Phương pháp phun nước (Jetting Method):
Hình 4-19: Bố trí lắp đặt hệ thống đào hào theo phương pháp phun nước
Đây là phương pháp phổ biến nhất thế giới. Cho tới nay đã có nhiều cải tiến:
Sử dụng một tàu kéo di chuyển bằng neo trang bị máy nén áp lực cao, hệ thống ống dẫn nước hoặc không khí xuống xe trượt dưới đáy biển. Trên xe trước bố trí giá đỡ ống, đầu phun và đầu hút.
Hào tạo ra là hào hở
Ứng dụng và ưu nhược điểm:
Tốc độ thi công cao;
Không thuận lợi khi thi công nước sâu
Giá thành cao
Phụ thuộc thiết bị
Nhạy với tác động của dòng chảy;
Lạc tác dụng lên đường ống cao
b) Máy đào hào tự hành
Máy cắt tự hành là thiết bị tiên tiến dùng để thi công đào hào. Các máy này có chung nguyên tắc là hoạt động tự hành dưới đáy biển, điều khiển từ trên tàu. Thiết bị có thể là phụt nước cao áp, lưỡi cắt cơ học, hoặc dùng lưỡi cày. Trên một máy đào tự hành có thể trang bị nhiều thiết bị đào – cắt khác nhau.
c) Phương pháp hóa lỏng nền đất ( Fluidization Method)
Phương pháp này được sử dụng với nền đất không dính (cát, đất sét pha…), nơi mà các phương pháp khác không hiệu quả.
Nội dung phương pháp dựa trên nguyên tắc đưa một lượng nước lớn vào đất, nhờ đó làm giảm dung trọng của đất và cho phép ống chìm xuống nước. Lợi điểm nổi bật của phương pháp là trong quá trình hóa lỏng đất nền thì ống được bao phủ hoàn toàn trong đất cát đáy biển, tạo ra sự bảo vệ rất hoàn hảo.
Bố trí các thiết bị trình bày trong hình vẽ dưới đây:
Hình 4-20: Bố trí hệ thống phương pháp đào hào tự hành
d) Phương pháp cày
Dùng tàu kéo theo một lưỡi cày rất lớn tạo rãnh (Plowing Method).
Các phương pháp đào hào bằng cày:
Phương pháp cày trước: tạo rãnh rồi mới thả ống, phương pháp này áp dụng với ống có đường kính lớn.
Không dùng ở khu vực có độ sâu nước lớn;
Nếu đáy biển có sự vận động bùn cát mạnh -> hào bị lấp nhanh.
Đào hào đồng thời thả ống: sử dụng tàu thả ống mà cuối Stinger có gắn lưỡi cày. Các này chỉ áp dụng ở vùng nước nông.
Đào hào sau khi thả ống: sử dụng tàu kéo lưỡi cày để tạo hào ngay bên dưới đường ống đã được thả.