เกลือ ละอองน้ำ และข้อกำหนดเฉพาะ: เหตุใดวิศวกรรมนอกชายฝั่งจึงต้องการรางเคเบิลที่มีคุณภาพแตกต่างออกไป

ไม่มีการทดสอบสภาพแวดล้อมระบบรองรับสายเคเบิลเช่นเดียวกับสภาพในทะเล บนแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง เรือผลิตและจัดเก็บน้ำมันลอยน้ำ (FPSO) หรือโรงงานแปรรูปชายฝั่ง บรรยากาศเต็มไปด้วยเกลือ มีความชื้น และมักจะร้อน โครงสร้างสั่นสะเทือนและเคลื่อนไหว และผลที่ตามมาจากการที่ส่วนรองรับที่ผุกร่อนเสียหายในวงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไฟไหลผ่านนั้น วัดได้จากความสูญเสียในการผลิตและความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ไม่ใช่ต้นทุนในการซ่อมแซม บริษัท เซี่ยงไฮ้ ฉินไค อินดัสเทรียล จำกัด ผู้ผลิตรางเคเบิลและบันไดเคเบิลตามมาตรฐาน NEMA กล่าวว่า โครงการทางทะเลและนอกชายฝั่งเป็นกลุ่มธุรกิจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อกำหนดมากที่สุด ผู้ซื้อในกลุ่มนี้ไม่ได้ขอเพียงแค่ "รางเคเบิล" แต่พวกเขาขอเกรดวัสดุ ระบบการเคลือบ ระดับการกัดกร่อน และเอกสารเพื่อพิสูจน์ทั้งสามอย่าง

“บนบก รางเคเบิลมักเป็นสินค้าไฟฟ้าทั่วไป แต่ในทะเล รางเคเบิลเป็นส่วนประกอบที่สำคัญต่อความปลอดภัยของกลยุทธ์การป้องกันการกัดกร่อนของสินทรัพย์” บริษัทกล่าวในแถลงการณ์ “ทะเลไม่ยอมรับทางลัด ลูกค้าในอุตสาหกรรมทางทะเลของเราจึงระบุระบบเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหรือสแตนเลสที่มีข้อมูลการรับน้ำหนักที่เผยแพร่ และพวกเขายังตรวจสอบรายงานการเคลือบก่อนที่จะตรวจสอบสินค้าที่จัดส่งด้วย”

อะไรทำให้บรรยากาศทางทะเลแตกต่างออกไป

หลักการทางวิศวกรรมเริ่มต้นจากสภาพแวดล้อม บรรยากาศทางทะเลจัดอยู่ในกลุ่มที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงที่สุดตามมาตรฐาน ISO 12944 โดยแบ่งเป็นหมวด C5-M สำหรับพื้นที่ชายฝั่งและนอกชายฝั่งที่มีความเค็มสูง และหมวด CX สำหรับพื้นที่นอกชายฝั่งที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรงที่สุด กลไกหลักสามประการที่ก่อให้เกิดความเสียหาย ได้แก่:

การตกตะกอนของเกลือ อนุภาคเกลือในอากาศจะเกาะติดบนชิ้นส่วนเหล็ก และเมื่อมีความชื้น อนุภาคเหล่านี้จะก่อตัวเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งกัดกร่อนทั้งสังกะสีและเหล็ก

การเปียกชื้นเป็นวัฏจักร โครงสร้างนอกชายฝั่งเคลื่อนที่ผ่านวัฏจักรเปียก-แห้งอยู่ตลอดเวลา เช่น ละอองน้ำ ฝน การควบแน่น และหมอกเกลือ และแต่ละวัฏจักรจะเร่งการกัดกร่อนบริเวณรอยตำหนิของสารเคลือบและขอบที่ถูกตัด

ความเครียดจากคลอไรด์ คลอไรด์กัดกร่อนสารเคลือบสังกะสีและเหล็กกล้าคาร์บอนได้เร็วกว่ามลพิษจากแหล่งน้ำภายในประเทศมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความหนาของสารเคลือบและการเลือกใช้วัสดุจึงเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานของระบบ ไม่ใช่ตารางการซ่อมแซมสี

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติก็คือ ระบบถาดชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าหรือถาดทาสีซึ่งใช้กันทั่วไปในการติดตั้งภายในอาคารที่แห้งนั้น ไม่มีที่ยืนในข้อกำหนดทางทะเล โครงการต่างๆ จึงกำหนดมาตรฐานเป็นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนตามมาตรฐาน EN ISO 1461 หรือ ASTM A123 หรือเหล็กกล้าไร้สนิม — ที่พบมากที่สุดคือชนิด 316 — สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดและสำหรับพื้นที่อุปกรณ์ที่การเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษาในระยะยาวมีจำกัด

แท่นขุดเจาะแบบคงที่และส่วนบนของเรือ FPSO

ในแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งแบบติดตั้งอยู่กับที่และสิ่งอำน1วยความสะดวกในการผลิตแบบลอยตัว ระบบค้ำยันด้วยสายเคเบิลเปรียบเสมือนระบบประสาทของสินทรัพย์นั้นสายไฟสายเคเบิลเหล่านี้ใช้สำหรับลำเลียงอุปกรณ์ป้อนวัตถุดิบ ระบบอัดอากาศ และระบบสูบน้ำ ส่วนสายเคเบิลสำหรับเครื่องมือวัดและควบคุมจะส่งสัญญาณสำหรับการควบคุมกระบวนการ ระบบความปลอดภัย และการหยุดฉุกเฉิน ทั้งสองประเภทจะวางอยู่ในเส้นทางที่หนาแน่นและหลายระดับผ่านโมดูลบนแท่นขุดเจาะ ซึ่งมีการจัดสรรพื้นที่อย่างแม่นยำระดับมิลลิเมตร

ข้อกำหนดหลักสามประการสำหรับโครงสร้างบนแท่นขุดเจาะ ได้แก่ ประการแรก การระบายอากาศ: พื้นที่กระบวนการผลิตก่อให้เกิดความร้อน และโครงสร้างที่มีการระบายอากาศของระบบรางและบันไดคุณภาพสูงจะช่วยให้สายเคเบิลที่มีกระแสไฟฟ้าสามารถระบายความร้อนออกไปได้ ในขณะที่ยังคงมองเห็นและตรวจสอบสายเคเบิลทุกเส้นได้เพื่อการตรวจสอบ ประการที่สอง ความแข็งแรงเชิงกล: ระบบต้องสามารถรับน้ำหนักตามที่กำหนดได้ภายใต้การเคลื่อนไหวของแท่น การสั่นสะเทือนจากอุปกรณ์หมุน และการโก่งตัวของโครงสร้างของแท่นเอง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมตารางรับน้ำหนักต่อความกว้าง ระยะห่างระหว่างขั้นบันได และระยะห่างระหว่างตัวรองรับจึงเป็นข้อกำหนดในการประกวดราคามากกว่าจะเป็นเพียงความสะดวกในแคตตาล็อก ประการที่สาม วัสดุ: ตัวรองรับสายเคเบิลบนแท่นขุดเจาะในบริเวณที่มีการกระเด็นของน้ำและพื้นที่กระบวนการผลิตส่วนใหญ่กำหนดให้ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 316 หรือเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน ขึ้นอยู่กับนโยบายการป้องกันการกัดกร่อนของผู้ประกอบการ โดยเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นที่นิยมมากกว่าในกรณีที่การเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษาทำได้ยาก หรือในกรณีที่ต้องเจาะผนังที่ทนไฟและทนแรงระเบิดได้อย่างสะอาด

เรือและเรือสนับสนุนนอกชายฝั่ง

เรือเดินทะเลและเรือสนับสนุนนอกชายฝั่งมีข้อกำหนดที่แตกต่างออกไป นั่นคือ การรับรอง ระบบรองรับสายเคเบิลที่ติดตั้งบนเรือที่ได้รับการจัดประเภทโดยทั่วไปอยู่ภายใต้กฎของสมาคมจัดประเภทเรือ เช่น DNV, ABS, Lloyd's Register และการติดตั้งจะต้องสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังวัสดุและแบบที่ได้รับการอนุมัติ สภาพแวดล้อมบนเรือยังรวมถึงการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง การเดินสายที่จำกัดผ่านห้องเครื่องยนต์และพื้นที่ทางเทคนิค และความต้องการระบบที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ในระหว่างการเข้าอู่แห้งโดยไม่ต้องมีการผลิตชิ้นส่วนพิเศษบนเรือ

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ งานประกอบเรือจึงนิยมใช้ถาดที่ยึดด้วยสลักเกลียวและเจาะรูไว้ล่วงหน้าระบบบันไดมาพร้อมกับอุปกรณ์เชื่อมต่อครบครัน ทั้งข้อต่อโค้ง ข้อต่อสามทาง ข้อต่อสี่ทาง ข้อต่อลดขนาด และชุดแยกท่อ ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนเส้นทางได้ด้วยฮาร์ดแวร์และเครื่องมือช่างมาตรฐาน ขนาดที่กะทัดรัดและความยาวส่วนต่างๆ ที่คาดการณ์ได้มีความสำคัญพอๆ กับประสิทธิภาพในการต้านทานการกัดกร่อน เนื่องจากพื้นที่ภายในห้องทางเทคนิคของเรือนั้นแคบกว่าโรงงานบนบกเกือบทุกแห่ง

พลังงานลมนอกชายฝั่ง

ฟาร์มกังหันลมกลางทะเลใช้กฎการกัดกร่อนแบบเดียวกันกับภาคส่วนที่เติบโตอย่างรวดเร็ว เสา โครงสร้างเชื่อมต่อ และสถานีไฟฟ้าย่อยกลางทะเลอยู่ในสภาพแวดล้อม C5-M เดียวกันกับสิ่งอำนวยความสะดวกด้านน้ำมันและก๊าซ แต่มีความต้องการเพิ่มเติมอีกสองประการ คือ ทรัพย์สินเหล่านี้ไม่มีผู้ดูแล ดังนั้นช่วงเวลาในการบำรุงรักษาจึงสั้นและมีค่าใช้จ่ายสูง และสายเคเบิล — สายเคเบิลแรงดันปานกลางสำหรับกังหันลม วงจรส่งออกพลังงาน และระบบควบคุมและ SCADA — ต้องมีความน่าเชื่อถือตลอดอายุการใช้งานของกังหันลมโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงบ่อยครั้ง

ผลที่ตามมาของข้อกำหนดนี้คือ ความต้องการอย่างมากในการใช้เหล็กสแตนเลสเป็นตัวรองรับสายเคเบิลในบริเวณห้องเครื่องและส่วนเชื่อมต่อ โดยระบบชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนจะได้รับการยอมรับในบริเวณที่ได้รับผลกระทบน้อยกว่า และการจัดการสายเคเบิลจะช่วยจัดระเบียบตัวนำไฟฟ้าภายในหอคอยที่มีการสั่นสะเทือนสูง เนื่องจากฟาร์มกังหันลมขยายตัวออกไปในทะเลมากขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้น ผู้ประกอบการจึงนำข้อกำหนดการรองรับสายเคเบิลระดับเดียวกับที่ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซมาใช้ในภาคส่วนที่ก่อนหน้านี้เคยใช้แนวทางปฏิบัติจากบนบก ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ซัพพลายเออร์จับตามองอย่างใกล้ชิด

อู่ต่อเรือ ท่าเรือ และโรงงานชายฝั่ง

ไม่ใช่ว่างานวิศวกรรมทางทะเลทั้งหมดจะลอยอยู่บนน้ำ อู่ต่อเรือสร้างและซ่อมแซมเรือในสภาพแวดล้อมชายฝั่งที่เปิดโล่ง ท่าเรือใช้งานอุปกรณ์ยกของหนัก ระบบขนถ่ายตู้คอนเทนเนอร์ และโรงไฟฟ้าชายฝั่งในอากาศที่มีเกลือปน โรงงานผลิตน้ำจืดและโรงงานแปรรูปชายฝั่งใช้ระบบไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องห่างจากทะเลเพียงไม่กี่เมตร สิ่งก่อสร้างชายฝั่งเหล่านี้เผชิญกับสภาพการกัดกร่อนแบบเดียวกับในทะเล แต่ไม่ต้องใช้งบประมาณจำนวนมากสำหรับวัสดุพิเศษ ทำให้เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับระบบชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

สำหรับเครนยกของในอู่ต่อเรือ เครนยกของที่ท่าเทียบเรือ และโครงการระบบไฟฟ้าในท่าเรือรางสายเคเบิล HDGและระบบบันไดตามมาตรฐาน EN ISO 1461 ให้ระยะเวลาการใช้งานที่ต้องการในราคาที่ต่ำกว่าสแตนเลสมาก — โดยมีเงื่อนไขว่าการเคลือบมีความหนาเพียงพอ ข้อต่อต้องมีคุณสมบัติการเคลือบเช่นเดียวกับส่วนตรง และปลายที่ตัดในสถานที่ติดตั้งต้องได้รับการเคลือบซ่อมแซมด้วยสังกะสี การจัดหาจากแหล่งเดียวมีความสำคัญในที่นี้: เมื่อข้อต่อ อุปกรณ์ และตัวรองรับมาจากสายการผลิตเดียวกันกับถาด คุณภาพการเคลือบจะสม่ำเสมอทั่วทั้งสายการผลิต และจุดอ่อนที่ปรากฏขึ้นที่จุดเชื่อมต่อของผู้จำหน่ายหลายรายจะหายไป

การเลือกวัสดุและการตกแต่งที่เหมาะสม

สำหรับวิศวกรที่กำหนดคุณสมบัติการรองรับสายเคเบิลในสภาพแวดล้อมทางทะเลใดๆ คำแนะนำของ Qinkai สรุปได้เป็น 4 ข้อตัดสินใจดังนี้:

เลือกเกรดเหล็กให้เหมาะสมกับพื้นที่ใช้งาน สงวนเหล็กกล้าไร้สนิม Type 316 ไว้สำหรับพื้นที่ที่โดนน้ำกระเด็น พื้นที่กระบวนการผลิต และทรัพย์สินที่ไม่มีคนควบคุมซึ่งการบำรุงรักษาทำได้ยาก ใช้เหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนตามมาตรฐาน EN ISO 1461 หรือ ASTM A123 สำหรับพื้นที่ชายฝั่งและพื้นที่ที่มีสภาพอากาศ และควรหลีกเลี่ยงระบบชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าและระบบที่ทาสีสำหรับการใช้งานทางทะเลโดยสิ้นเชิง

ลองนึกถึงการกัดกร่อนแบบกัลวานิก เมื่อเหล็กกล้าไร้สนิมและอะลูมิเนียม หรือเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าคาร์บอน เชื่อมต่อกันในสภาพแวดล้อมที่มีเกลือ การกัดกร่อนแบบโลหะสองชนิดสามารถทำลายโลหะที่มีความทนทานน้อยกว่าได้ ควรระบุวัสดุที่เข้ากันได้หรือฉนวนกั้นที่ทุกจุดเชื่อมต่อ รวมถึงตัวยึดและโครงยึดด้วย

ปกป้องทุกรอยตัดและรอยขีดข่วน ปลายที่ตัดในพื้นที่และรูที่เจาะเป็นจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเล การป้องกันการกัดกร่อนด้วยกระแสไฟฟ้าของ HDG ช่วยปกป้องเหล็กในจุดเหล่านี้ และควรเคลือบซ่อมแซมด้วยสังกะสีในบริเวณที่สารเคลือบเสียหายในพื้นที่ใช้งาน

ขอเอกสารหลักฐานให้ครบถ้วน ตารางรับน้ำหนัก รายงานความหนาของชั้นเคลือบ และใบรับรองวัสดุ คือสิ่งที่สร้างความแตกต่างระหว่างระบบที่ระบุรายละเอียดได้กับระบบที่เสี่ยงดวง ในโครงการทางทะเล รายงานการเคลือบจะได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนเช่นเดียวกับรางเคเบิลเอง

มาตรฐานที่ควบคุมการรองรับสายเคเบิลใต้น้ำ

กรอบมาตรฐานสำหรับการกำหนดคุณสมบัติของรางเคเบิลในงานทางทะเลและนอกชายฝั่งมีความสอดคล้องกันในทุกภูมิภาค: IEC 61537 ครอบคลุมข้อกำหนดการทดสอบและการทำเครื่องหมายสำหรับระบบรางเคเบิลและบันไดเคเบิล; EN ISO 1461 และ ASTM A123 ควบคุมการเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน; ISO 12944 กำหนดประเภทการกัดกร่อนที่เป็นตัวกำหนดการเลือกวัสดุ; NEMA VE 1 และ VE 2 เป็นมาตรฐานที่ใช้กันในอเมริกาเหนือ; และกฎของสมาคมจัดประเภทเรือเพิ่มอีกชั้นหนึ่งสำหรับเรือและสิ่งอำนวยความสะดวกแบบลอยน้ำ โครงการต่างๆ ต้องการให้มีการจัดทำเอกสารทั้งหมดข้างต้นต่อการขนส่งแต่ละครั้งมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่คัดกรองซัพพลายเออร์ที่ไม่สามารถแสดงข้อมูลการรับน้ำหนักที่ได้รับการสนับสนุนจากการทดสอบได้

การทดสอบการจัดซื้อจัดจ้าง

รูปแบบในทุกกลุ่มอุตสาหกรรมทางทะเลนั้นเหมือนกัน คือ วิศวกรด้านการกัดกร่อนและเจ้าของสินทรัพย์จะเป็นผู้กำหนดข้อกำหนดก่อนที่จะแต่งตั้งผู้รับเหมาไฟฟ้า และผู้จำหน่ายที่ชนะการประมูลคือผู้ที่สามารถแสดงหลักฐานเกี่ยวกับเกรดของวัสดุ ประสิทธิภาพการเคลือบ และพิกัดรับน้ำหนักได้อย่างมั่นใจ “รางเคเบิลสำหรับเรือนั้นซื้อเพียงครั้งเดียวและได้รับการตรวจสอบเป็นเวลาหลายสิบปี” บริษัทกล่าว “เราสร้างรางเคเบิลของเราเพื่อให้ทุกการตรวจสอบพบสิ่งเดียวกัน คือ ระบบที่มีเอกสารครบถ้วน และทำงานได้ตรงตามข้อกำหนดทุกประการ”