Hướng dẫn về các tiêu chuẩn liên quan đến tuyến giáp dành cho Biển Bắc và các môi trường ngoài khơi khắc nghiệt khác

Các công trình ngoài khơi phải đối mặt với một số điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất trên thế giới, nơi các bộ nối cáp tiêu chuẩn thường hỏng hóc chỉ sau vài tháng do sự ăn mòn của nước mặn, các chu kỳ nhiệt độ cực đoan và gió mạnh như bão. Nhiều nhà khai thác đánh giá thấp các yêu cầu khắt khe đối với các ứng dụng ở Biển Bắc và ngoài khơi, dẫn đến các sự cố điện nghiêm trọng, ngừng sản xuất và các vụ tai nạn an toàn, có thể gây thiệt hại hàng triệu đô la do mất doanh thu và các khoản phạt theo quy định.

Các tiêu chuẩn về ống nối cáp ngầm yêu cầu Chuẩn chống nước IP68¹, các chứng nhận chống cháy nổ ATEX, các vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ 316L hoặc hợp kim siêu kép, và tuân thủ các tiêu chuẩn của DNV GL, API, và Tiêu chuẩn NORSOK² để đảm bảo hiệu suất ổn định trong các môi trường biển khắc nghiệt với điều kiện tiếp xúc với nước mặn, nhiệt độ cực đoan và các khu vực được phân loại là nguy hiểm. Việc đáp ứng các tiêu chuẩn này là yếu tố then chốt đối với an toàn vận hành và tuân thủ quy định.

Tháng trước, Erik, Trưởng bộ phận bảo trì tại một giàn khoan dầu ở Biển Bắc do Equinor vận hành gần Stavanger, Na Uy, đã liên hệ với chúng tôi sau khi gặp phải tình trạng các ống nối cáp liên tục bị hỏng trong các cơn bão mùa đông. Các ống nối cáp bằng đồng tiêu chuẩn của họ bị ăn mòn chỉ sau 8 tháng do nước biển bắn vào và sự dao động nhiệt độ từ -20°C đến +60°C, dẫn đến nhiều sự cố hệ thống điện, gây thiệt hại 2,3 triệu euro do mất sản lượng và phải thực hiện các chuyến bay bảo trì khẩn cấp bằng trực thăng.

Mục lục

• Các tiêu chuẩn chính về ống nối cáp ngầm là gì?
• Những vật liệu nào đáp ứng các yêu cầu về môi trường của Biển Bắc?
• Các tiêu chuẩn ATEX và phân loại khu vực nguy hiểm được áp dụng như thế nào?
• Các yêu cầu cơ bản về kiểm tra và chứng nhận là gì?
• Làm thế nào để chọn được loại vòng đệm phù hợp cho các ứng dụng ngoài khơi cụ thể?
• Câu hỏi thường gặp về các tiêu chuẩn đối với đầu nối cáp ngầm

Các tiêu chuẩn chính về ống nối cáp ngầm là gì?

Việc hiểu rõ mạng lưới phức tạp của các tiêu chuẩn quốc tế quy định về các bộ nối cáp ngoài khơi là điều cần thiết để đảm bảo tuân thủ và hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường biển khắc nghiệt.

Các tiêu chuẩn chính về ống nối cáp ngoài khơi bao gồm DNV GL về chứng nhận hàng hải, NORSOK cho các ứng dụng ở Biển Bắc, các tiêu chuẩn API dành cho thiết bị dầu khí, IEC 60079 về môi trường dễ cháy nổ, và cấp độ bảo vệ chống xâm nhập IP68; mỗi tiêu chuẩn đều đề cập đến các khía cạnh cụ thể về khả năng chống chịu môi trường, yêu cầu an toàn và độ tin cậy vận hành trong điều kiện ngoài khơi. Các công trình ngoài khơi thường phải tuân thủ nhiều tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn hàng hải của DNV GL

Chứng nhận loại của DNV GL:
Tiêu chuẩn vàng trong lĩnh vực chứng nhận thiết bị hàng hải:

Yêu cầu về chứng nhận:

• Thông số kỹ thuật vật liệu: Tài liệu chi tiết về thành phần vật liệu và tính chất
• Kiểm tra môi trường: Các thử nghiệm phun muối, thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ và phơi nhiễm tia UV
• Thử nghiệm cơ học: Kiểm tra khả năng chống rung, chống va đập và chống mỏi
• Kiểm toán hệ thống chất lượng: Kiểm tra cơ sở sản xuất và xác minh kiểm soát chất lượng

Các quy trình kiểm tra:

• Thử nghiệm phun muối: Hơn 1.000 giờ trong dung dịch NaCl 5% theo tiêu chuẩn ASTM B117
• Chu kỳ nhiệt độ: -40°C đến +85°C với sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng
• Thử nghiệm rung động: Mô phỏng rung động đa trục trong điều kiện ngoài khơi
• Bảo vệ chống xâm nhập: Kiểm tra tiêu chuẩn IP68 ở độ sâu 10 mét trong 72 giờ

Yêu cầu về tài liệu:

• Giấy chứng nhận phê duyệt kiểu loại: Giấy chứng nhận chính thức của DNV GL
• Báo cáo thử nghiệm: Tài liệu kiểm thử toàn diện
• Hướng dẫn cài đặt: Quy trình lắp đặt đúng cách và các thông số mô-men xoắn
• Hướng dẫn bảo trì: Khoảng thời gian kiểm tra và thay thế được khuyến nghị

Tiêu chuẩn NORSOK

NORSOK M-001:
Lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp dầu khí ngoài khơi:

Yêu cầu về vật liệu:

• Khả năng chống ăn mòn: Tuổi thọ thiết kế tối thiểu 25 năm trong môi trường biển
• Hiệu suất nhiệt độ: Phạm vi hoạt động từ -46°C đến +200°C
• Truy xuất nguồn gốc vật liệu: Hồ sơ chứng nhận vật liệu và xử lý nhiệt đầy đủ
• Quy trình hàn: Các quy trình hàn được phê duyệt cho các bộ phận kim loại

Điều kiện môi trường:

• Khí hậu Biển Bắc: Các yêu cầu cụ thể đối với điều kiện môi trường ở Biển Bắc
• Điều kiện khí hậu Bắc Cực: Các yêu cầu nâng cao đối với các ứng dụng ngoài khơi ở Bắc Cực
• Điều kiện khí hậu nhiệt đới: Thông số kỹ thuật dành cho Vịnh Mexico và các vùng khí hậu ấm áp khác
• Tiếp xúc với nước biển: Yêu cầu về tiếp xúc trực tiếp với nước biển và vùng bắn tung tóe

Tiêu chuẩn API

API RP 14F:
Các hướng dẫn thực hành được khuyến nghị về thiết kế và lắp đặt hệ thống điện:

Yêu cầu về an toàn điện:

• Phân loại khu vực nguy hiểm: Yêu cầu về diện tích của Khu vực 1 và Khu vực 2
• An toàn nội tại: Yêu cầu đối với rào cản IS và các thiết bị liên quan
• Hệ thống tiếp đất: Các quy định về nối đất và nối dẫn điện ngoài khơi
• Quản lý cáp: Yêu cầu về hệ thống dẫn dây và hệ thống đỡ

Tiêu chuẩn lắp đặt:

• Yêu cầu lắp đặt: Thông số kỹ thuật lắp đặt chống rung
• Kín nước môi trường: Chỉ số IP66/IP68 cho các mức độ tiếp xúc khác nhau
• Quyền truy cập bảo trì: Các yêu cầu về khả năng tiếp cận đối với công tác kiểm tra và bảo trì
• Tài liệu: Yêu cầu về bản vẽ hoàn công và quy trình bảo trì

Tiêu chuẩn quốc tế IEC

Dòng tiêu chuẩn IEC 60079:
Tiêu chuẩn thiết bị cho môi trường có nguy cơ nổ:

Các loại thiết bị:

• Loại 1 (Khu vực 0): Thiết bị dùng trong môi trường có khí nổ liên tục
• Loại 2 (Khu vực 1): Thiết bị dùng trong môi trường có nguy cơ nổ
• Loại 3 (Khu vực 2): Thiết bị dùng trong môi trường có nguy cơ nổ thấp
• Các lớp nhiệt độ: Phân loại T1-T6 dựa trên nhiệt độ bề mặt tối đa

Các phương pháp bảo vệ:

• Chống cháy nổ (Ex d)³: Kiểm soát vụ nổ trong khu vực kín
• Tăng cường an toàn (Ex e): Tăng cường khả năng bảo vệ chống lại các nguồn gây cháy
• An toàn nội tại (Ex i): Giới hạn năng lượng để ngăn chặn sự bùng cháy
• Đóng gói (Ex m): Bảo vệ các linh kiện điện tử bằng chất trám

Nền tảng khai thác ở Biển Bắc của Erik đòi hỏi phải tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn. Chúng tôi đã cung cấp các bộ nối cáp bằng thép không gỉ 316L có chứng nhận kiểu mẫu của DNV GL, tuân thủ tiêu chuẩn vật liệu NORSOK M-001 và chứng nhận ATEX Khu vực 1, đảm bảo tuân thủ hoàn toàn các quy định pháp lý đồng thời mang lại tuổi thọ sử dụng trên 25 năm trong môi trường khắc nghiệt của Biển Bắc.

Những vật liệu nào đáp ứng các yêu cầu về môi trường của Biển Bắc?

Việc lựa chọn vật liệu là yếu tố then chốt đối với các đầu nối cáp ngoài khơi, bởi sự kết hợp giữa nước mặn, nhiệt độ khắc nghiệt và áp lực cơ học tạo nên một trong những môi trường khắc nghiệt nhất đối với thiết bị điện.

Các yêu cầu về môi trường ở Biển Bắc quy định phải sử dụng thép không gỉ 316L tối thiểu cho điều kiện tiếp xúc vừa phải, thép siêu kép 2507 cho điều kiện khắc nghiệt, Inconel 625 cho nhiệt độ cực đoan, và các lớp phủ chuyên dụng như niken không điện phân hoặc PTFE để tăng cường khả năng bảo vệ; việc lựa chọn vật liệu dựa trên mức độ tiếp xúc cụ thể, dải nhiệt độ và tuổi thọ yêu cầu. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp giúp ngăn ngừa hư hỏng sớm và đảm bảo tuân thủ các quy định.

Các loại thép không gỉ

Thép không gỉ 316L:
Vật liệu cơ bản cho các ứng dụng ngoài khơi:

Đặc tính chống ăn mòn:

• Khả năng chống lại clorua: Hoạt động tốt trong môi trường nước biển
• Khả năng chống rỗ: Giá trị PREN⁴ khoảng 25 mang lại khả năng chống rỗ đủ tốt
• Sự ăn mòn khe hở: Dễ bị ảnh hưởng trong điều kiện nước biển tù đọng
• Phạm vi nhiệt độ: Áp dụng trong khoảng nhiệt độ từ -196°C đến +400°C

Hiệu suất tại Biển Bắc:

• Tuổi thọ: 10–15 năm trong các ứng dụng ở khu vực tiếp xúc trực tiếp với nước
• Yêu cầu bảo trì: Kiểm tra hàng năm và bảo dưỡng phòng ngừa
• Hiệu quả chi phí: Sự cân bằng giữa hiệu quả hoạt động và các yếu tố kinh tế
• Tình trạng sẵn có: Luôn sẵn có với thời gian giao hàng ngắn

Hạn chế:

• Sự ăn mòn do ứng suất clorua⁵: Rủi ro trong điều kiện căng thẳng cao và hàm lượng clorua cao
• Sự ăn mòn khe hở: Dễ bị tổn thương trong các không gian kín có nước biển ứ đọng
• Sự bám bẩn sinh học: Sự phát triển của sinh vật biển có thể làm gia tăng tốc độ ăn mòn cục bộ
• Bảo vệ catốt: Có thể cần phải áp dụng biện pháp bảo vệ catốt trong các ứng dụng ngập nước

Siêu Duplex 2507:
Hiệu suất được cải thiện để đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt trên biển:

Các đặc tính vượt trội:

• Độ bền cao: Gấp đôi giới hạn chảy của thép không gỉ 316L
• Khả năng chống ăn mòn: Giá trị PREN >40 mang lại khả năng chống rỗ tuyệt vời
• Hiệu suất của clorua: Khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất clorua vượt trội
• Khả năng chịu nhiệt: Giữ nguyên các tính chất trong khoảng nhiệt độ từ -50°C đến +300°C

Ứng dụng:

• Khu vực bắn nước: Ứng dụng phun trực tiếp nước biển và ngâm trong nước biển
• Thiết bị dưới biển: Các công trình ngầm yêu cầu độ bền cao
• Thiết bị chế biến: Các ứng dụng ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ cao
• Hệ thống quan trọng: Các ứng dụng quan trọng về an toàn đòi hỏi độ tin cậy tối đa

Hợp kim siêu bền gốc niken

Inconel 625:
Hiệu suất tối ưu cho điều kiện biển khơi khắc nghiệt:

Những bất động sản nổi bật:

• Khả năng chống nước biển: Khả năng chống ăn mòn do nước biển cực kỳ tốt
• Hiệu suất nhiệt độ: Giữ được độ bền trong khoảng nhiệt độ từ -253°C đến +650°C
• Khả năng chống ăn mòn do ứng suất: Không bị nứt do ăn mòn dưới tác động của clorua
• Khả năng chống mỏi: Hiệu suất vượt trội khi chịu tải tuần hoàn

Ứng dụng chuyên dụng:

• Điều kiện khí hậu Bắc Cực: Giữ được độ dẻo ở nhiệt độ cực thấp
• Hệ thống nhiệt độ cao: Hệ thống xả và các ứng dụng trong quá trình xử lý nhiệt
• Đầu giếng dưới biển: Thiết bị ngầm dưới biển quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cao nhất
• Hệ thống phòng cháy chữa cháy: Các bộ phận của hệ thống phòng chống lũ lụt và chữa cháy

Lớp phủ và phương pháp xử lý bảo vệ

Mạ niken không điện phân:
Khả năng chống ăn mòn được cải thiện cho các vật liệu tiêu chuẩn:

Lợi ích của lớp phủ:

• Phạm vi bảo hiểm đồng nhất: Độ dày đồng đều trên các hình dạng phức tạp
• Lớp chống ăn mòn: Khả năng chống thấm nước biển tuyệt vời
• Tăng cường độ cứng: Tăng độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn
• Độ dẫn điện: Đảm bảo tính liên tục điện cho hệ thống nối đất

Hiệu suất trên biển:

• Khả năng chống lại tác động của nước muối: Hơn 1.000 giờ theo tiêu chuẩn ASTM B117
• Độ bám dính: Khả năng bám dính tuyệt vời trên các vật liệu nền
• Kiểm soát độ dày: Kiểm soát độ dày chính xác để đáp ứng các yêu cầu về kích thước
• Quy trình sửa chữa: Các kỹ thuật sửa chữa tại hiện trường dành cho các hư hỏng

Vật liệu	Khả năng chống nước biển	Phạm vi nhiệt độ	Chi phí tương đối	Tuổi thọ
Thép không gỉ 316L	Tốt	-196°C đến +400°C	1.0 lần	10-15 năm
Siêu Duplex 2507	Tuyệt vời	-50°C đến +300°C	2,5 lần	20-25 năm
Inconel 625	Nổi bật	-253°C đến +650°C	8.0x	Hơn 25 năm
Thép không gỉ 316L + Mạ điện	Rất tốt	-196°C đến +400°C	1,3 lần	15-20 năm

Yêu cầu kiểm tra môi trường

Thử nghiệm ăn mòn gia tốc:
Kiểm tra hiệu suất vật liệu trước khi đưa vào sử dụng:

Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn:

• Tiêu chuẩn ASTM B117: Thử nghiệm phun sương muối bằng dung dịch NaCl 5%
• ASTM G48: Thử nghiệm ăn mòn lỗ rỗ và ăn mòn khe hở
• NACE TM0177: Khả năng chống nứt do ứng suất sunfua
• ISO 9227: Thử nghiệm phun sương muối trung tính và thử nghiệm phun sương muối axit axetic

Các thử nghiệm dành riêng cho Biển Bắc:

• Nước biển tổng hợp: Thử nghiệm với thành phần nước Biển Bắc
• Chu kỳ nhiệt độ: Chu kỳ nhiệt từ -30°C đến +70°C
• Mô phỏng hiện tượng bám bẩn sinh học: Thử nghiệm với sự hiện diện của các sinh vật biển
• Bảo vệ catốt: Thử nghiệm trong điều kiện bảo vệ catốt

Hassan, giám đốc vận hành tại một giàn khoan ở Vịnh Mexico gần Houston, Texas, đã nhận ra tầm quan trọng của việc lựa chọn vật liệu phù hợp khi các ống nối cáp 316L tại cơ sở của ông xuất hiện các vết rỗ nghiêm trọng chỉ sau 18 tháng hoạt động trong vùng tiếp xúc với nước biển. Chúng tôi đã nâng cấp chúng lên các ống nối cáp siêu kép 2507 được mạ niken không điện phân, giúp thiết bị hoạt động ổn định trong hơn 5 năm với yêu cầu bảo trì tối thiểu.

Các tiêu chuẩn ATEX và phân loại khu vực nguy hiểm được áp dụng như thế nào?

Việc hiểu rõ các chỉ thị ATEX và phân loại khu vực nguy hiểm là vô cùng quan trọng đối với các công trình ngoài khơi, nơi khí và hơi hydrocacbon tạo ra nguy cơ môi trường dễ cháy nổ, đòi hỏi phải sử dụng thiết bị chống cháy nổ chuyên dụng.

Các phân loại ATEX cho các ứng dụng ngoài khơi bao gồm Vùng 0 dành cho môi trường có khí tồn tại liên tục, yêu cầu sử dụng thiết bị Loại 1; Vùng 1 dành cho môi trường có khả năng tồn tại khí, yêu cầu sử dụng thiết bị Loại 2; và Vùng 2 dành cho môi trường tiếp xúc với khí không thường xuyên, sử dụng thiết bị Loại 3, trong đó các đầu nối cáp phải tuân thủ các phương pháp bảo vệ chống cháy nổ phù hợp như chứng nhận chống cháy nổ (Ex d), an toàn tăng cường (Ex e) hoặc an toàn nội tại (Ex i). Việc phân loại đúng cách đảm bảo an toàn cho nhân viên và tuân thủ các quy định.

Phân loại khu vực ATEX

Khu vực 0 – Nguy hiểm liên tục:
Các khu vực có môi trường dễ cháy nổ liên tục:

Các địa điểm điển hình:

• Bên trong các bình chứa quá trình: Bộ tách, bể chứa và bề mặt bên trong thiết bị chế biến
• Ống dẫn khí: Hệ thống thoát khí và ống dẫn khí đốt
• Phớt bơm: Các khu vực ngay xung quanh các phớt bơm hydrocarbon
• Các điểm mẫu: Các điểm lấy mẫu hydrocacbon và thiết bị phân tích

Yêu cầu về thiết bị:

• Thiết bị loại 1: Yêu cầu mức độ bảo vệ cao nhất
• Dự phòng kép: Yêu cầu hai phương pháp bảo vệ độc lập
• Giám sát liên tục: Hệ thống phát hiện và giám sát khí là bắt buộc
• Bảo trì đặc biệt: Yêu cầu phải có giấy phép thi công nhiệt và chứng nhận không có khí gas

Khu vực 1 – Nguy cơ có thể xảy ra:
Các khu vực có khả năng xuất hiện môi trường dễ cháy nổ trong quá trình vận hành bình thường:

Các ứng dụng phổ biến:

• Các lĩnh vực quy trình: Liên quan đến máy bơm, máy nén và thiết bị công nghệ
• Khu vực xếp dỡ: Các hoạt động chuyển tải và bốc dỡ hydrocacbon
• Khu vực giếng khoan: Khu vực đầu giếng khai thác và khu vực phân phối
• Khu vực tiện ích: Phòng điện và hệ thống điều khiển gần khu vực sản xuất

Yêu cầu bảo vệ:

• Thiết bị loại 2: Mức độ bảo vệ tiêu chuẩn ngoài khơi
• Phương pháp bảo vệ đơn lẻ: Một phương pháp bảo vệ đã được chứng nhận là đủ
• Kiểm tra định kỳ: Cần tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ hàng quý
• Phát hiện khí: Các hệ thống phát hiện khí được khuyến nghị

Khu vực 2 – Nguy cơ hiếm gặp:
Các khu vực mà môi trường dễ cháy nổ chỉ xuất hiện không thường xuyên và trong thời gian ngắn:

Các lĩnh vực điển hình:

• Các mô-đun chỗ ở: Khu vực sinh hoạt và khu vực văn phòng
• Các tiện ích từ xa: Thiết bị điện được đặt cách xa khu vực sản xuất
• Các khóa đào tạo về bảo trì: Các khu vực bảo trì không liên quan đến hydrocacbon
• Hệ thống khẩn cấp: Vị trí lắp đặt các thiết bị hệ thống phòng cháy chữa cháy và an toàn

Các loại thiết bị ATEX

Thiết bị loại 1 (Khu vực 0):
Mức độ bảo vệ cao nhất dành cho các khu vực có nguy cơ liên tục:

Yêu cầu thiết kế:

• Bảo vệ kép: Hai phương pháp bảo vệ độc lập
• Khả năng chịu lỗi: Phải đảm bảo an toàn ngay cả khi xảy ra hai sự cố độc lập
• Vật liệu đặc biệt: Vật liệu và kết cấu không gây tia lửa
• Điều khiển nhiệt độ: Nhiệt độ bề mặt thấp hơn nhiệt độ bắt lửa của khí

Thông số kỹ thuật của ống nối cáp:

• Cấu trúc chống cháy: Yêu cầu chứng nhận Ex d IIC
• Tăng cường an toàn: Chứng nhận Ex e cho các kết nối thiết bị đầu cuối
• Yêu cầu về vật liệu: Làm bằng đồng thau hoặc thép không gỉ
• Đánh giá nhiệt độ: Loại nhiệt độ T4 trở lên

Thiết bị loại 2 (Khu vực 1):
Các biện pháp bảo vệ tiêu chuẩn cho các khu vực có nguy cơ cao:

Các phương pháp bảo vệ:

• Chống cháy nổ (Ex d): Kiểm soát vụ nổ trong khu vực kín
• Tăng cường an toàn (Ex e): Tăng cường khả năng chống cháy
• Áp suất (Ex p): Bảo vệ áp suất dương
• Ngâm dầu (Ex o): Các bộ phận điện ngâm trong dầu

Yêu cầu cài đặt:

• Lắp đặt được chứng nhận: Lắp đặt bởi các kỹ thuật viên được chứng nhận
• Mô-men xoắn đúng: Các giá trị mô-men xoắn quy định cho các mối nối chống cháy nổ
• Lựa chọn cáp: Các loại cáp phù hợp và lớp bảo vệ
• Tài liệu: Giấy chứng nhận lắp đặt và biên bản kiểm tra

Chứng nhận và Kiểm tra

Quy trình cấp chứng nhận ATEX:
Các yêu cầu toàn diện về kiểm thử và lập tài liệu:

Kiểm tra loại:

• Thử nghiệm nổ: Thử nghiệm nổ thực tế trong các buồng thử nghiệm được chứng nhận
• Kiểm tra nhiệt độ: Đo nhiệt độ bề mặt trong điều kiện sự cố
• Thử nghiệm cơ học: Thử nghiệm va đập và rơi để đánh giá tính toàn vẹn cơ học
• Kiểm tra môi trường: Kiểm tra cấp bảo vệ IP và khả năng chống ăn mòn

Kiểm soát chất lượng:

• Kiểm tra sản xuất: Thử nghiệm 100% đối với các thông số an toàn quan trọng
• Kiểm tra theo lô: Lấy mẫu thống kê các lô sản xuất
• Khả năng truy xuất nguồn gốc: Khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ đối với nguyên vật liệu và linh kiện
• Tài liệu: Các tệp tài liệu kỹ thuật toàn diện

Chứng nhận của Cơ quan được chỉ định:

• Kiểm tra bởi bên thứ ba: Thử nghiệm độc lập do các phòng thí nghiệm được công nhận thực hiện
• Xem xét hồ sơ kỹ thuật: Đánh giá và phê duyệt thiết kế toàn diện
• Kiểm tra nhà máy: Kiểm toán và phê duyệt cơ sở sản xuất
• Giám sát liên tục: Kiểm tra nhà máy và thử nghiệm sản phẩm định kỳ

Lắp đặt và bảo trì

Yêu cầu cài đặt:
Việc lắp đặt đúng cách là yếu tố quan trọng để tuân thủ tiêu chuẩn ATEX:

Nhà thầu lắp đặt được chứng nhận:

• Yêu cầu đào tạo: Đào tạo và cấp chứng chỉ lắp đặt ATEX
• Yêu cầu về công cụ: Dụng cụ đo mô-men xoắn đã được hiệu chuẩn và thiết bị kiểm tra
• Tài liệu: Giấy chứng nhận lắp đặt và biên bản thử nghiệm
• Kiểm tra: Yêu cầu phải có kiểm tra và phê duyệt độc lập

Quy trình bảo trì:

• Kiểm tra theo lịch trình: Kiểm tra trực quan và cơ khí định kỳ
• Yêu cầu kiểm thử: Kiểm tra định kỳ về điện và cơ khí
• Phụ tùng thay thế: Chỉ sử dụng phụ tùng và linh kiện chính hãng
• Kiểm soát thay đổi: Kiểm soát chặt chẽ mọi thay đổi đối với thiết bị

Nền tảng trên Biển Bắc của Erik yêu cầu chứng nhận ATEX Khu vực 1 cho các bộ nối cáp trong các khu vực xử lý. Chúng tôi đã cung cấp các bộ nối cáp bằng thép không gỉ đạt chứng nhận Ex d IIC T6 kèm theo bộ hồ sơ tài liệu đầy đủ, đảm bảo tuân thủ hoàn toàn các tiêu chuẩn ATEX đồng thời đáp ứng các yêu cầu khắc nghiệt về môi trường tại Biển Bắc.

Các yêu cầu cơ bản về kiểm tra và chứng nhận là gì?

Các chương trình thử nghiệm và chứng nhận toàn diện giúp xác nhận hiệu suất của các bộ nối cáp ngoài khơi và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế trước khi đưa vào sử dụng trong các ứng dụng hàng hải quan trọng.

Các yêu cầu thử nghiệm cơ bản bao gồm thử nghiệm chống thấm theo tiêu chuẩn IP68 với độ sâu ngâm nước 10m, thử nghiệm ăn mòn trong môi trường phun sương muối theo tiêu chuẩn ASTM B117 trong hơn 1.000 giờ, thử nghiệm thay đổi nhiệt độ từ -40°C đến +85°C, thử nghiệm rung động theo tiêu chuẩn dành cho giàn khoan ngoài khơi, và thử nghiệm chống nổ ATEX để cấp chứng nhận cho khu vực nguy hiểm, kèm theo chứng nhận của bên thứ ba do các tổ chức được công nhận như DNV GL, Lloyd’s Register hoặc TÜV cấp. Việc kiểm tra đúng cách giúp ngăn ngừa sự cố tại hiện trường và đảm bảo tuân thủ các quy định.

Thử nghiệm mức độ bảo vệ chống xâm nhập

Thử nghiệm ngâm nước theo tiêu chuẩn IP68:
Rất quan trọng đối với các ứng dụng ngoài khơi có khả năng bị ngập nước:

Thông số thử nghiệm:

• Độ sâu của nước: Mô phỏng áp lực nước tối thiểu 10 mét
• Thời gian: Thời gian ngâm liên tục tối thiểu 72 giờ
• Nhiệt độ: Thử nghiệm ở nhiệt độ định mức tối đa
• Chu kỳ áp suất: Mô phỏng sự biến đổi áp suất do thủy triều và sóng

Quy trình kiểm tra:

• Kiểm tra trước khi thử nghiệm: Kiểm tra bằng mắt thường và kiểm tra kích thước
• Phát hiện rò rỉ: Kiểm tra rò rỉ khí heli trước khi ngâm trong nước
• Kiểm tra điện: Kiểm tra điện trở cách điện và tính liên tục
• Phân tích sau bài kiểm tra: Kiểm tra bên trong để tìm dấu hiệu thấm nước

Tiêu chí chấp nhận:

• Không bị thấm nước: Không có nước thấm vào khu vực đầu cáp
• Tính toàn vẹn về điện: Các giá trị điện trở cách điện được duy trì
• Chức năng cơ học: Tất cả các chức năng cơ khí đều hoạt động bình thường
• Tình trạng con dấu: Các bộ phận làm kín không có dấu hiệu xuống cấp

Kiểm tra môi trường

Thử nghiệm ăn mòn trong môi trường phun muối:
Thử nghiệm ăn mòn gia tốc mô phỏng điều kiện môi trường biển:

Quy trình ASTM B117:

• Dung dịch muối: Dung dịch natri clorua 5% có độ pH từ 6,5 đến 7,2
• Nhiệt độ: Tiếp xúc liên tục ở nhiệt độ 35°C ± 2°C
• Thời gian: Hơn 1.000 giờ cho các ứng dụng ngoài khơi
• Chuẩn bị mẫu: Các mẫu đại diện với tất cả các loại bề mặt hoàn thiện

Thử nghiệm hàng hải nâng cao:

• Nước biển tổng hợp: Mô phỏng thành phần nước Biển Bắc
• Kiểm thử tuần hoàn: Các chu kỳ ướt/khô mô phỏng điều kiện vùng bắn tóe
• Mô phỏng hiện tượng bám bẩn sinh học: Thử nghiệm bằng cách tiếp xúc với sinh vật biển
• Bảo vệ catốt: Thử nghiệm trong điều kiện dòng điện áp đặt

Thử nghiệm thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ:
Mô phỏng sốc nhiệt và chu kỳ nhiệt:

Điều kiện thử nghiệm:

• Phạm vi nhiệt độ: -40°C đến +85°C đối với các công trình ngoài khơi tiêu chuẩn
• Tần suất chu kỳ: Tối thiểu 6 chu kỳ mỗi ngày
• Thời gian lưu lại: 4 giờ ở mỗi mức nhiệt độ cực đoan
• Tỷ lệ chuyển đổi: Sự thay đổi nhiệt độ tối đa 5°C mỗi phút

Các thông số được giám sát:

• Ổn định kích thước: Đo độ giãn nở và co ngót do nhiệt
• Hiệu suất của con dấu: Kiểm tra rò rỉ ở nhiệt độ cực đoan
• Tính chất vật liệu: Kiểm tra khả năng duy trì các tính chất cơ học
• Hiệu suất điện: Kiểm tra cách điện và tính liên tục

Thử nghiệm cơ học

Thử nghiệm rung động:
Mô phỏng rung động của giàn khoan ngoài khơi:

Thông số kỹ thuật thử nghiệm:

• Dải tần số: Thử nghiệm sóng sin quét tần số 5–2000 Hz
• Các mức độ tăng tốc: Tốc độ gia tốc cực đại lên đến 20g
• Thời gian: 8 giờ cho mỗi trục (theo các hướng X, Y, Z)
• Tìm kiếm cộng hưởng: Xác định và kiểm tra ở các tần số cộng hưởng

Thử nghiệm va đập:
Kiểm tra khả năng chịu va đập và sốc:

Thông số thử nghiệm:

• Sóng xung: Đợt xung nửa sin, 30 g, thời gian kéo dài 11 ms
• Hướng dẫn: Ba trục vuông góc
• Lặp lại: 3 bộ giảm xóc mỗi hướng (tổng cộng 18 bộ)
• Kiểm thử chức năng: Kiểm tra hoạt động sau mỗi lần va chạm

Cơ quan cấp chứng nhận

Chứng nhận DNV GL:
Chứng nhận thiết bị hàng hải hàng đầu:

Quy trình cấp chứng nhận:

• Đơn xin cấp giấy chứng nhận kiểu loại: Tài liệu kỹ thuật đầy đủ
• Kiểm tra nhà máy: Kiểm toán cơ sở sản xuất
• Kiểm tra loại: Hoàn tất việc thực thi chương trình kiểm thử
• Việc cấp chứng chỉ: Giấy chứng nhận phê duyệt kiểu mẫu chính thức của DNV GL

Yêu cầu liên tục:

• Giám sát sản xuất: Kiểm tra định kỳ tại nhà máy
• Bảo trì Hệ thống Chất lượng: Tuân thủ hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001
• Quản lý thay đổi: Cần có sự chấp thuận đối với các thay đổi về thiết kế
• Gia hạn chứng chỉ: Cập nhật chứng chỉ và kiểm tra lại định kỳ

Lloyd’s Register:
Tổ chức chứng nhận hàng hải thay thế:

Dịch vụ:

• Chứng nhận loại: Dịch vụ phê duyệt kiểu loại thiết bị
• Kiểm tra nhà máy: Kiểm toán chất lượng sản xuất
• Kiểm tra nhân chứng: Chứng kiến thử nghiệm độc lập
• Đánh giá kỹ thuật: Xem xét thiết kế và tài liệu

Loại bài kiểm tra	Tiêu chuẩn	Thời gian	Tiêu chí chấp nhận	Tần số
Chống nước và bụi theo tiêu chuẩn IP68	Tiêu chuẩn IEC 60529	72 giờ	Không có nước xâm nhập	Chứng nhận kiểu loại
Phun muối	Tiêu chuẩn ASTM B117	Hơn 1000 giờ	Không bị ăn mòn kim loại cơ bản	Chứng nhận kiểu loại
Chu kỳ nhiệt độ	Tiêu chuẩn IEC 60068-2-14	100 chu kỳ	Không có sự suy giảm chức năng	Chứng nhận kiểu loại
Dao động	Tiêu chuẩn IEC 60068-2-6	8 giờ/trục	Không có sự cố kỹ thuật	Chứng nhận kiểu loại
Nguy cơ nổ ATEX	Tiêu chuẩn IEC 60079-1	Nhiều bài kiểm tra	Không truyền lửa	Chứng nhận kiểu loại

Nền tảng khai thác ở Vịnh Mexico của Hassan cần có bộ hồ sơ thử nghiệm đầy đủ để đáp ứng các yêu cầu về bảo hiểm và phê duyệt của cơ quan quản lý. Chúng tôi đã cung cấp các báo cáo thử nghiệm hoàn chỉnh, bao gồm chứng nhận kiểu loại của DNV GL, chứng nhận ATEX và kết quả thử nghiệm phun muối kéo dài, giúp đẩy nhanh quá trình phê duyệt của cơ quan quản lý và lập lịch lắp đặt.

Làm thế nào để chọn được loại vòng đệm phù hợp cho các ứng dụng ngoài khơi cụ thể?

Việc lựa chọn các bộ nối cáp phù hợp cho các ứng dụng ngoài khơi đòi hỏi phải phân tích kỹ lưỡng các điều kiện môi trường, yêu cầu pháp lý, các hạn chế vận hành và các yếu tố liên quan đến chi phí vòng đời nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuân thủ các quy định.

Lựa chọn các bộ nối cáp ngầm bằng cách đánh giá mức độ tiếp xúc với môi trường (vùng bắn tóe nước, ngâm nước hoặc môi trường không khí), xác định các chứng nhận cần thiết (DNV GL, ATEX, API), chỉ định vật liệu phù hợp dựa trên yêu cầu về khả năng chống ăn mòn, xem xét khả năng tiếp cận để lắp đặt và bảo trì, đồng thời thực hiện phân tích chi phí vòng đời bao gồm chi phí ban đầu, yêu cầu bảo trì và tuổi thọ dự kiến. Việc lựa chọn có hệ thống đảm bảo hiệu suất tối ưu và hiệu quả về chi phí.

Đánh giá tác động môi trường

Phân loại mức độ phơi nhiễm:
Xác định mức độ nghiêm trọng của các điều kiện môi trường:

Ứng dụng trong khu vực bắn nước:

• Tiếp xúc trực tiếp với nước biển: Phun nước biển và ngâm nước biển theo từng đợt
• Phạm vi nhiệt độ: -30°C đến +70°C (điều kiện điển hình ở Biển Bắc)
• Yêu cầu về vật liệu: Thép không gỉ 316L trở lên, có lớp phủ bảo vệ
• Chỉ số chống nước và bụi: Yêu cầu đạt tiêu chuẩn IP68 về khả năng chống ngâm nước

Tiếp xúc với môi trường khí quyển:

• Môi trường không khí mặn: Độ ẩm cao và không khí chứa nhiều muối
• Tiếp xúc với tia UV: Tác động của ánh nắng trực tiếp và tia cực tím
• Chu kỳ nhiệt độ: Sự biến động nhiệt độ hàng ngày và theo mùa
• Tùy chọn vật liệu: Có thể sử dụng thép không gỉ 316L hoặc vật liệu có lớp phủ

Ứng dụng ẩn:

• Học tập liên tục: Công trình ngầm cố định
• Yêu cầu về áp suất: Cần có khả năng chịu áp suất thủy tĩnh
• Thông số kỹ thuật vật liệu: Cần sử dụng hợp kim siêu kép hoặc hợp kim Inconel
• Kín đặc biệt: Hệ thống làm kín cải tiến và bù áp suất

Bảng tổng hợp tuân thủ quy định

Yêu cầu đối với Biển Bắc:
Tuân thủ đầy đủ khung pháp lý:

Ngành hàng Na Uy:

• Tiêu chuẩn NORSOK: Yêu cầu về vật liệu M-001 là bắt buộc
• Quy định về PSA: Tuân thủ các quy định của Cơ quan An toàn Dầu khí
• Chứng nhận DNV GL: Cần có chứng nhận kiểu loại đối với các hệ thống an toàn
• Tiêu chuẩn môi trường: Hệ thống quản lý môi trường ISO 14001

Ngành tại Vương quốc Anh:

• Quy định về An toàn, Sức khỏe và Môi trường (HSE): Tuân thủ các quy định của Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe
• Chỉ thị ATEX: Yêu cầu đối với thiết bị trong môi trường có nguy cơ nổ
• Tiêu chuẩn BS: Tiêu chuẩn Anh dành cho thiết bị ngoài khơi
• Hướng dẫn của DECC: Các yêu cầu của Bộ Năng lượng và Biến đổi Khí hậu

Vùng biển quốc tế:

• Tiêu chuẩn IMO: Các yêu cầu của Tổ chức Hàng hải Quốc tế
• Tiêu chuẩn IEC: Tuân thủ các tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế
• Tiêu chuẩn API: Tiêu chuẩn của Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ
• Hiệp hội phân loại tàu biển: Chứng nhận phân loại của Lloyd’s Register hoặc DNV GL

Lựa chọn theo ứng dụng cụ thể

Ứng dụng trong thiết bị chế biến:
Yêu cầu về độ tin cậy cao đối với các hệ thống quan trọng:

Tiêu chí lựa chọn:

• Cấp độ khu vực nguy hiểm: Chứng nhận ATEX Khu vực 1 hoặc Khu vực 2
• Đánh giá nhiệt độ: Nhiệt độ quá trình cộng với biên độ an toàn
• Tương thích hóa học: Khả năng chịu được hóa chất xử lý và chất tẩy rửa
• Quyền truy cập bảo trì: Xem xét các quy trình bảo trì và lập lịch trình

Hệ thống phân phối điện:
Ứng dụng trong cơ sở hạ tầng điện:

Yêu cầu:

• Đánh giá hiện tại: Khả năng chịu tải dòng điện phù hợp
• Điện áp định mức: Giá trị điện áp cách điện thích hợp
• Độ liên tục của tiếp đất: Đường dẫn nối đất điện đáng tin cậy
• Tương thích cáp: Phù hợp với các loại và kích thước cáp cụ thể

Thiết bị đo lường và điều khiển:
Các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và tính toàn vẹn tín hiệu:

Thông số kỹ thuật:

• Hiệu suất EMC: Yêu cầu về khả năng tương thích điện từ
• Tính toàn vẹn tín hiệu: Tín hiệu bị nhiễu và hiện tượng nhiễu chéo ở mức tối thiểu
• Kín nước môi trường: Bảo vệ khỏi độ ẩm và ô nhiễm
• Lắp đặt chính xác: Yêu cầu lắp đặt với dung sai chặt chẽ

Phân tích chi phí vòng đời

Các thành phần chi phí ban đầu:
Đánh giá chi phí toàn diện ngoài giá mua:

Chi phí thiết bị:

• Chi phí cơ bản của tuyến: Giá sản phẩm tiêu chuẩn
• Chứng nhận Cao cấp: Chi phí bổ sung cho các chứng chỉ bắt buộc
• Vật liệu đặc biệt: Phụ phí cho các hợp kim chống ăn mòn
• Cấu hình tùy chỉnh: Chi phí kỹ thuật và chế tạo khuôn mẫu cho các yêu cầu đặc biệt

Chi phí lắp đặt:

• Yêu cầu về lao động: Thời gian và mức phí của kỹ thuật viên lành nghề
• Quyền truy cập thiết bị: Thời gian vận hành cần cẩu và chi phí hậu cần
• Thử nghiệm và vận hành thử: Yêu cầu kiểm tra sau khi lắp đặt
• Tài liệu: Bản vẽ hoàn công và bộ hồ sơ chứng nhận

Phân tích chi phí hoạt động:
Các yếu tố chi phí dài hạn:

Chi phí bảo trì:

• Tần suất kiểm tra: Yêu cầu về kiểm tra và thử nghiệm định kỳ
• Phụ tùng thay thế: Chi phí thay thế gioăng và các bộ phận
• Chi phí nhân công: Thời gian làm việc của kỹ thuật viên bảo trì và vận chuyển bằng trực thăng
• Chi phí ngừng hoạt động: Thiệt hại về sản lượng trong quá trình bảo trì

Tác động của chi phí do thất bại:

• Phản ứng khẩn cấp: Điều động trực thăng và sửa chữa khẩn cấp
• Thiệt hại về sản lượng: Tác động của thời gian ngừng hoạt động của thiết bị đến doanh thu
• Sự cố an toàn: Chi phí tiềm ẩn do các sự cố liên quan đến an toàn
• Các hình thức xử phạt hành chính: Tiền phạt và các biện pháp xử phạt đối với hành vi vi phạm

Ma trận quyết định lựa chọn

Phương pháp chấm điểm:
Đánh giá có hệ thống các phương án thay thế:

Tiêu chí đánh giá hiệu quả:

• Khả năng chống chịu môi trường: Khả năng chống ăn mòn và chịu thời tiết
• Tuân thủ quy định: Tuân thủ các tiêu chuẩn và chứng nhận
• Độ tin cậy: Tuổi thọ dự kiến và tỷ lệ hỏng hóc
• Khả năng bảo trì: Dễ dàng kiểm tra và bảo trì

Tiêu chí về chi phí:

• Vốn đầu tư ban đầu: Tổng chi phí lắp đặt
• Chi phí hoạt động: Chi phí bảo trì và kiểm tra hàng năm
• Giá trị vòng đời: Giá trị hiện tại ròng trong suốt vòng đời thiết kế
• Giảm thiểu rủi ro: Tiết kiệm chi phí nhờ ngăn chặn được các sự cố

Đơn đăng ký	Môi trường	Vật liệu	Chứng nhận	Tuổi thọ dự kiến	Chi phí tương đối
Thiết bị chế biến	Khu vực phun nước	Siêu Duplex 2507	Khu vực ATEX 1, DNV GL	Hơn 20 năm	3.0 lần
Phân phối điện	Môi trường	Thép không gỉ 316L + Mạ điện	DNV GL, IP68	Hơn 15 năm	1,5 lần
Thiết bị đo lường	Được bảo vệ	Thép không gỉ 316L	EMC, IP68	Hơn 15 năm	1,2 lần
Hệ thống khẩn cấp	Khu vực phun nước	Inconel 625	Khu vực ATEX 1, SIL 3	Hơn 25 năm	5,0 lần

Quy trình lựa chọn nền tảng ở Biển Bắc của Erik bao gồm việc đánh giá 15 cấu hình vòng đệm khác nhau trong 8 lĩnh vực ứng dụng. Cách tiếp cận có hệ thống của chúng tôi đã xác định được các giải pháp tối ưu cho từng ứng dụng, giúp giảm 40% chi phí vòng đời tổng thể đồng thời nâng cao độ tin cậy và đảm bảo tuân thủ các quy định trên toàn bộ cơ sở.

Kết luận

Việc lựa chọn các loại ống nối cáp phù hợp cho môi trường Biển Bắc và ngoài khơi đòi hỏi sự hiểu biết toàn diện về các tiêu chuẩn quốc tế, thách thức môi trường và các yêu cầu quy định. Từ bài học tại giàn khoan Biển Bắc của Erik cho thấy việc lựa chọn vật liệu phù hợp giúp ngăn ngừa các sự cố tốn kém do bão mùa đông, đến phát hiện tại cơ sở ở Vịnh Mexico của Hassan rằng hồ sơ thử nghiệm đầy đủ giúp đẩy nhanh quá trình phê duyệt theo quy định, thành công phụ thuộc vào việc đánh giá có hệ thống các điều kiện môi trường, yêu cầu chứng nhận và chi phí vòng đời. Hãy nhớ rằng khoản đầu tư ban đầu vào vật liệu cao cấp và chứng nhận sẽ mang lại lợi ích đáng kể thông qua tuổi thọ sử dụng kéo dài, chi phí bảo trì giảm và ngăn ngừa sự cố. Tại Bepto, chúng tôi cung cấp giải pháp ống nối cáp ngoài khơi hoàn chỉnh với đầy đủ chứng nhận DNV GL, NORSOK và ATEX, được hỗ trợ bởi quy trình thử nghiệm toàn diện và kinh nghiệm hơn 10 năm trong ngành công nghiệp ngoài khơi để đảm bảo các hệ thống lắp đặt của bạn hoạt động đáng tin cậy trong những môi trường biển khắc nghiệt nhất trên thế giới! 😉

Câu hỏi thường gặp về các tiêu chuẩn đối với đầu nối cáp ngầm

1. Hiểu rõ hệ thống xếp hạng bảo vệ chống xâm nhập (IP) chính thức và ý nghĩa của mức IP68 đối với việc ngâm trong nước. ↩

2. Khám phá danh mục các tiêu chuẩn NORSOK chính thức và các yêu cầu của chúng đối với ngành công nghiệp ngoài khơi Na Uy. ↩

3. Tìm hiểu các nguyên lý kỹ thuật của biện pháp bảo vệ ‘Chống cháy nổ (Ex d)’ dành cho thiết bị trong khu vực nguy hiểm. ↩

4. Tìm hiểu cách tính toán Chỉ số tương đương khả năng chống rỗ (PREN) và cách sử dụng chỉ số này để xếp hạng khả năng chống ăn mòn của vật liệu. ↩

5. Tìm hiểu các nguyên nhân và cơ chế khoa học của hiện tượng nứt do ăn mòn do ứng suất (SCC) trên kim loại. ↩