Monday, January 30, 2017

الأطوال الحرة (عديمة الإرتكاز) فى خطوط الأنابيب

الأطوال الحرة (عديمة الإرتكاز) فى خطوط الأنابيب

Pipeline Free Span







ظاهرة الأطوال الحرة (عديمة الإرتكاز) هي ظاهرة تحدث فى خطوط الأنابيب سواء أكانت تلك الخطوط على اليابسة أو فى قاع البحر،  وتحدث تلك الظاهرة نتيجة للتضاريس الأرضية غير المستوية فتؤدي إلى وجود أجزاء من خط الأنابيب فى الوضع الحر – غير مدعمة - . وقد يحدث هذا أيضا نتيجة لحركة تيارات المياه التي تسبب انجرافا للتربة تحت خط الأنابيب. ويمكن أيضا أن يحدث نتيجة لتقاطع خطوط الأنابيب فى القاع ومرور أحد الخطوط على الآخر.

ويمكن أن تؤدى ظاهرة الأطوال الحرة (عديمة الإرتكاز) إلى عدة مشكلات مباشرة:
- الخضوع - yield -  فى خط الأنابيب  الذي يؤدى للإنحناء.
- الإهتزاز الناتج عن  الدوامات – vortex induced vibration -   والذي يؤدي بدوره إلى زيادة الإجهاد على خط الأنابيب.
- زيادة مخاطر الحوادث مع أنشطة الصيد بالجر- Trawling -  وذلك بسبب وجود فجوات تحت خط الأنابيب تسهل من تشابك معدات الصيد مع خط الأنابيب.
  
مشكلات غير مباشرة:
- يؤدى الخضوع - yield - فى خط الأنابيب إلى وجود إنحناءات فى منطقة  الأطوال الحرة  (عديمة الإرتكاز)، وبالتالي يسهل هذا من تراكم المياه ومن ثم يؤثر على زيادة نسبة التآكل الداخلي في هذا الجزء من الخط.  ويؤدى هذا التآكل بدوره إلى انخفاض  المتانة فى خط الأنابيب وحدوث المزيد من الإنحناء وصولا إلى حدوث الكسر فى الخط.
-  يؤدى الخضوع - yield أيضا إلى عدم انتظام خط الانابيب مما يؤثر بدوره على طبيعة السريان للهيدروكربون داخل خط الأنابيب.
-  يؤدى الإنحناء إلى تدمير الطلاء الخارجي لخط الأنابيب، هذا الطلاء يعمل على حماية السطح الخارجي من التآكل بسبب ماء البحر.

يتم دراسة العوامل السابقة وتحديد المسافة المسموح بها من الأطوال الحرة (عديمة الإرتكاز)، وإن زاد التباعد عن الحد المسموح به يتم تطبيق إجراءات تصحيحية للحفاظ على مسافات التباعد داخل النطاق المسموح به هندسيا. ومن البداية، فعند إجراء الدراسات الأولية والمسح الجيوفيزيائي لقاع البحر يتم تحديد مسار خط الأنابيب فى المناطق الأكثر استواء وتجانسا كنوع من الوقاية بدلا من الاحتياج لإجراء عمليات تصحيح مكلفة. وبالتأكيد يخضع تحديد مسار خط الأنابيب للعديد من العوامل الأخرى وعلى مهندس التصميم الوصول لحل وسط من ناحية اختيار المسار.

الإجراءات التصحيحية:

-  إجراء تفتيشات هندسية دورية لتحديد مواقع الأطوال الحرة عديمة الإرتكاز وأطوالها.
-  ردم الفراغات  أو خط الأنابيب كاملا بالحجارة – rock damping – لتوفير تدعيم لخط الانابيب وتقليل الأطوال الحرة وكذلك تقليل الإهتزازات.

-  تدعيم خط الأنابيب وتقليل مسافات الاطوال الحرة عن طريق حقائب الجبس، وهي حقائب توضع تحت خط الأنابيب ثم يتم ضخها بالجبس حتى تمتلئ تماما وتوفرا دعما لخط الأنابيب.


-  تزويد منطقة الأطوال الحرة بمضاد للدوامات للتغلب على  الإهتزاز الناتج عن الدوامات VIV




المراجع
1- subsea engineering handbook
2-design_of_subsea_rigid_pipelines_-_the_free_span_problem
3-http://www.copedi.com.br/media/14738/copedi_-_design_of_subsea_rigid_pipelines_-_the_free_span_problem.pdf