مشروع خندق كابلات الرياح البحرية يتحقق من صحة أداء الوصلات المدرعة المموجة، وألواح الوصلات عالية الجودة تعمل على استقرار التوصيل المرن لخطوط الأنابيب تحت سطح البحر على المدى الطويل

المعرفة المهنية بالصناعة: نقاط الألم في فشل المفاصل في خطوط الأنابيب البحرية وحلول الهياكل المدرعة

يجب أن تستوعب خطوط أنابيب حماية الكابلات المدفونة لمزارع الرياح البحرية الإزاحة متعددة الاتجاهات في وقت واحد: التمدد الحراري المحوري من التغيرات في درجة حرارة مياه البحر، والإزاحة الجانبية من تسوية الطين في قاع البحر، والانحراف الزاوي من هبوط أرض البناء. لا تستطيع وصلات التمدد البلاستيكية أو المعدنية الرقيقة غير المدرعة مقاومة سحق المركبات الثقيلة أثناء مد الكابلات، في حين أن لوحات التوصيل المسطحة البسيطة تتشوه تحت الإزاحة الدورية، مما يؤدي إلى كسر طبقة الختم والسماح بتسرب المياه المالحة التي تؤدي إلى تآكل كابلات الطاقة الداخلية.

يستهدف منطق تصميم الوصلة المدرعة المموجة مخاطر الفشل الخاصة بالبحرية من ثلاثة أبعاد. أولاً، يوفر غلاف الدرع المعدني المموج الخارجي حاجزًا ميكانيكيًا بزاوية 360 درجة، مع أداء مضاد للسحق يفوق 5 مرات المفاصل المرنة غير المحمية. ثانيًا، تتميز لوحات وصلات التمدد المدرعة المموجة المقترنة بأخاديد متطابقة منحنية تناسب تمامًا المحيط المموج لطرفي المفصل، وتوزع قوة الشد والضغط بالتساوي أثناء تشوه خط الأنابيب لتجنب تركيز الضغط عند حواف الفلنجة. ثالثًا، تعتمد الألواح المشتركة عالية الجودة على معالجة مضادة للتآكل بالتخميل على الوجهين، ومقاومة تآكل أيونات الكلوريد من مياه البحر والتربة الساحلية المالحة لأكثر من 10 سنوات دون اختراق الصدأ السطحي.

وفقًا لمواصفات الهندسة البحرية GB/T 39636 ومعايير المكونات البحرية الدولية DNV، يجب أن تكمل جميع الوصلات المرنة المدفونة تحت سطح البحر 5000 مرة من اختبار الإزاحة الجانبية المحورية واختبار رش الملح المحايد لمدة 1500 ساعة. معظم منتجات وصلات التمدد العامة المتوفرة في السوق تجتاز فقط اختبارات الصلابة الداخلية الأساسية، وتفتقر إلى حماية الدروع وهياكل الألواح المفصلية المعززة، مما يجعلها غير مناسبة للنشر الساحلي المدفون على المدى الطويل. تعمل وصلات التمدد المتينة المبنية على أطر مدرعة مموجة على سد هذه الفجوة في السوق من خلال دمج الدروع الواقية وألواح المفاصل الحاملة في مجموعة موحدة واحدة.

حالة تطبيق مشروع طاقة الرياح البحرية واسع النطاق

ينقل مشروع خندق كابلات الرياح البحرية في بحر الصين الشرقي كابلات نقل الطاقة من 32 منصة توربينية بحرية إلى محطات تحويل برية، مع وضع 18 كيلومترًا من خطوط الأنابيب في مناطق المد والجزر المعرضة مباشرة لتناوب المد والجزر، ويتم دفن المسار المتبقي على عمق 1.2-2.5 متر في التربة الساحلية المالحة. خلال مرحلة التجربة الأولية في أواخر عام 2024، قام المهندسون بتركيب نوعين من الوصلات المرنة للاختبار المقارن: وصلات التمدد البلاستيكية التقليدية وتجميعات الوصلات المدرعة المموجة الكاملة التي تدعم لوحات وصلات التمدد المدرعة المموجة المخصصة.

وفي غضون ثلاثة أشهر من تعرض مركبات المد والجزر ومركبات البناء، عانت 35% من الوصلات البلاستيكية التقليدية من تشقق القذائف، مع انحناء ألواح التوصيل المسطحة وتضرر موانع التسرب بسبب المياه المالحة. وفي المقابل، حافظت المجموعة المفصلية المدرعة ذات اللوحات المفصلية عالية الجودة على السلامة الهيكلية الكاملة. بعد 12 شهرًا من دوران المد والجزر دون انقطاع، واستيطان قاع البحر ودحرجة الآلات الثقيلة، وجد غواصو التفتيش عدم وجود أي ضرر للدروع، وعدم تشوه انحناء لوحة المفاصل، وختم مقاوم للماء للكابل الداخلي سليم تمامًا.

شارك كبير مهندسي المشروع بيانات الاختبار الأساسية: أدت ألواح وصلات التمدد المدرعة المموجة المتطابقة إلى تقليل الضغط المحلي على حواف المفاصل بنسبة 71% أثناء إزاحة خط الأنابيب، في حين تحمل الغلاف المدرع الخارجي المموج ضغط الأسطوانة بوزن 12 طنًا بدون مسافة بادئة دائمة. قرر فريق المشروع اعتماد هذا النظام المشترك المدرع بالكامل للمرحلة الثانية من توسعة خندق الكابلات بطول 300 كيلومتر، مع تقدير انخفاض بنسبة 70% في أعمال الصيانة متوسطة المدى مقارنة بالحلول المشتركة التقليدية والقضاء على مخاطر ماس كهربائى للكابلات البحرية الناجمة عن تسرب المفاصل.

آفاق التطبيق العالمي للأنظمة المشتركة المموجة المدرعة للطاقة الجديدة

مدفوعًا بأهداف حيادية الكربون العالمية، سيحافظ حجم بناء البنية التحتية لطاقة الرياح البحرية والخلايا الكهروضوئية الساحلية وتخزين الطاقة الساحلية على نمو سنوي مزدوج الرقم حتى عام 2032، مما يولد طلبًا ثابتًا على وصلات التوسعة المتينة ذات الجودة البحرية. تُظهر بيانات سلسلة التوريد الصناعية أن مجموعات الوصلات المدرعة الكاملة مع دعم اللوحات المشتركة عالية الجودة أصبحت مواصفات العطاء المفضلة لمشاريع الهندسة الساحلية في أوروبا وجنوب شرق آسيا وشرق آسيا، لتحل محل المنتجات المشتركة غير المدرعة منخفضة التكلفة ذات عمر الخدمة القصير.

يواصل مصنعو المكونات ترقية تكنولوجيا إنتاج ألواح وصلات التمدد المدرعة المموجة، وإدخال عمليات التشكيل المتكاملة التي تقضي على طبقات اللحام لزيادة تعزيز القدرة على مقاومة التآكل والتحمل. تشمل خيارات التخصيص مواد الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316L والألواح الفولاذية المزدوجة للتكيف مع ملوحة مياه البحر المختلفة ومتطلبات العمق المدفون. يؤكد المستشارون الهندسيون على أن تجاهل المكونات الداعمة للوحة المفصلة المتطابقة هو الخطأ الفني الأكثر شيوعًا في المشتريات المشتركة لخطوط الأنابيب، حيث أن الألواح المسطحة غير المتطابقة ستؤدي بسرعة إلى تقليل عمر خدمة المفصل المدرع وإهدار الأداء الوقائي لطبقة الدرع المموجة الخارجية.

مع تشديد معايير هندسة البنية التحتية البحرية في جميع أنحاء العالم، ستصبح مجموعات المفاصل المرنة المدرعة المتكاملة التي تجمع بين المنفاخ والدروع المموجة وألواح المفاصل الدقيقة هي التكوين القياسي السائد للكابلات المدفونة وخطوط أنابيب النقل المتوسطة، مما يحقق التوازن بين المتانة طويلة المدى والأداء المضاد للتآكل وسهولة البناء لمشاريع الطاقة والصناعات الكيماوية على مستوى العالم.