科技日报记者 龙跃梅 通讯员 乔明 梁胜
记者8月8日获悉，由中国港湾工程有限责任公司承建，中交第四航务工程局有限公司（以下简称中交四航局）负责实施的沙特吉赞工业城海水冷却项目，顺利完成全长6600米、单管世界最大直径3.5米的高密度聚乙烯管道（以下简称HDPE管道）出运与安装工作，打破了团队此前创造的施工纪录，再次刷新了全球海底管道安装新纪录。
作为“一带一路”建设的主力军和排头兵，中交四航局自2007年进入沙特阿拉伯建筑市场以来，深度参与到当地的港口、公路、管道、市政等多个业务领域，是沙特阿拉伯地区基础设施建设的重要力量。2022年，中交四航局凭借良好的信誉和雄厚的技术实力，承担起沙特吉赞工业城海水冷却项目的施工任务。
在红海海岸线上的管道预制场，一条条巨型HDPE管道静静地排列在场地之中，等待着被拖运入海的那一刻。“呲呲”的电火花声下，产业工人们正为直径3.5米、重达数十吨的管道进行焊接作业。
管道焊接，看似基础，却是决定出运安装成败的关键一环。按照常规经验，往往采用电熔焊接工艺，通过电流加热焊接接头，使高密度聚乙烯熔化融合，并设置内焊带和外焊带实现密封效果。然而，面对如此巨大的管道直径，内外焊带与管壁之间的拼装缝隙犹如难以逾越的鸿沟，管道密封质量难以得到保障。
为此，项目团队提出采用“自适应电熔焊接环”技术，能够根据管道的实际尺寸与形状进行自适应调整。团队在焊接环内部设置多个液压缸，根据预设的参数进行精确伸缩，撑起内焊带与管壁紧密贴合，实现完美的管道密封效果。
然而，新技术的应用并非一帆风顺。在高温、高负荷的试验环境下，焊接设备出现液压油温度异常波动的问题，这直接影响液压缸的伸缩精度。同时，焊接时内环温度过高，导致焊接环局部膨胀，焊接质量大打折扣。
面对挑战，项目团队持续优化自适应电熔焊接环技术，引入高性能的液压系统和精密的传感器，对液压缸的数据参数进行反复的校准；采用高强度、高耐热性的材料来制作焊接环，并增加加强筋和散热孔，有效消除高温、高负荷下的不利影响，从而确保内焊带紧紧贴合管壁，将误差控制在1毫米以内，符合密封质量要求。
“为进一步提高焊接效率，我们还引入了自动化挤压焊接工艺，在焊缝处形成流线型三角坡度，不仅提高焊接强度，还提升了水流势能，技术效率提升30%以上。”项目相关负责人王晓东说。
根据施工方案，项目HDPE管道分为S0至S9共10段，其中核心施工内容的S2至S9段管道，需进行约3公里远、最大水深13米的浮运安装。然而，红海海况复杂、作业窗口短，柔性管道在浮运过程中极易受潮汐干扰，姿态控制难度极高。
“传统‘浮托＋牵引’的出运方案适用于刚性结构管道，但高密度聚乙烯管道属于柔性材质，浮运期间管段姿态难以控制，沉放易引发局部变形。”项目相关负责人许云飞解释道。
为彻底解决管道出运难题，团队自主研发“长大柔性管道浮运导航与实时监控系统”，每16节管道设置一组姿态传感器，实时传输管道位置数据，并通过集成系统计算，形成实时线型图像。操作人员根据图像反馈动态调整拖船的牵引角度和力度，确保管道始终保持最佳航行状态，将管道在浮运过程中的扭曲、形变风险降低了90%以上。
然而，当管道顺利“浮稳”后，如何精准且安全地“沉放”又成了新的技术难题。常规的水下安装方式，往往可通过船舶吊装、逐段下沉的方式完成。然而项目单次安装的管道最长段长度超500米，相当于将30节标准型号的复兴号列车连接在一起，传统吊装工艺显然难以适配。
“一次测试时管道沉得太快，差点拉断焊接头。”王晓东在回放视频后发现问题所在。团队优化原有管节安装工艺，研发出“气囊配合牺牲吊带”的三级自动减速方案，用“气囊+保险丝”的结构模拟“多段刹车”效果，将管道下沉速度控制在每秒0.3米内，整体下沉精确率高达99%，确保管道以几乎完美的姿态轻盈落位。
“如今项目已完成所有管道的出运安装工作，管道直径较原纪录扩大16.7%，再次刷新了全球海底柔性管道出运安装的新纪录。”王晓东说。
