被炸毁的北溪2号管道还能被修复吗?最大的障碍可能不是技术

科学视角看世界 2022-10-11 01:07:36

上个月俄罗斯的“北溪1号”和“北溪2号”天然气管道被炸,10月7日瑞典给出的初步调查结果:北溪1号和北溪2号管道曾发生过爆炸,增加了蓄意破坏的可能性。这个调查结果给人的感觉像是说了又像是没说。

北溪2号总价值110亿美元,穿过五个国家,是世界上最长输气量最大的海底天然气管道,每年可以为欧洲提供550亿立方米的天然气,大概每天可以向欧洲输送1.647亿立方米天然气,什么概念?目前世界最大的LNG船“阿萨利”的运载量是26.7万立方米,这就相当于每天有一艘世界上最大的LNG船靠岸卸货(没有算错,LNG船运输的是被压缩625倍后的液态天然气),而目前全球只有700余艘LNG船在使用,阿萨利系列大载量的运输船只有6艘。

LNG船

在这里科普一下,很多小伙伴以为天然气管道运输的是液态天然气,其实是气态天然气,因为牵扯到了运输成本问题,液化天然气船为了保证运输量,需要将天然气压缩625倍,使天然气呈液态,要保证天然气呈液态,则需要将天然气的温度降低至零下162度,假如在北溪二号1230公里长的管道内一直保持零下162度的低温,仅仅维护费用就是一个天量数字。

德国天然气资源稀缺,北溪管道每年提供的1100亿立方米天然气,可以解决欧洲四分之一的天然气需求,或者德国一年的天然气需求还有剩余;并且还可以减轻波兰使用天然气手段对德国进行的拿捏(德国最主要的管道“亚马尔管道”途径波兰)。

同时也可以给俄罗斯带来丰厚的利润。俄罗斯的经济不仅有了一条稳定的创汇渠道;还可以绕过乌克兰、波兰等国,减少过境费(每年需要向乌克兰缴纳高达30亿美元的过境费);同时还使得俄罗斯天然气对乌克兰过境的依赖度从80%降到了50%以下,在处理俄乌关系上,俄罗斯减少了顾及。

这条管道对双方如此重要,这就使得俄罗斯和德国在北溪2号的建设上面下足了心血,从供应商的选择到材料的选择,再到管道制程的管控、焊接和安装控制等,几乎在项目的所有阶段都实施了最高质量标准的管控,可以用精益求精来形容。

下面我们就从技术角度了解一下北溪管道的科技含量,顺便与我国的南海项目相比,看看孰强孰弱。

北溪管道的内外结构图

北溪二号由10万根单重24吨的管道组成,管道外径1219 mm,内径1153 mm,厚度26.8到41 mm之间,管道自内而外分别是环氧减阻涂层、钢管、总厚度4.2 mm的三层防腐涂层、60~100 mm厚的混凝土配重涂层。

输送动力方面,采用的是一泵到底的高压输送方式,在俄罗斯的压力站的出口压力为22 MPa,德国出气口压力为10.6 MPa;我国的南海项目管道的口径是762 mm,最大压力是23.9 MPa。

北溪项目与我国南海项目的技术比较

同时北溪2号管道的技术要求高于国际海底管线规范标准DNV-OS-F101。

例如用钢方面,我国的南海项目用的是超低碳的微合金化钢——X70和X65,两种钢并用;而北溪2号全段采用的是X70钢(X表示管线钢,后面的数字表示钢管的屈服极限,数值越大表示性能越好)。

国际海底管线规范中对钢管管体的化学成分——碳元素比例要求是0.12%,我国南海项目要求0.1%,而北溪2项目要求是0.08%。

北溪项目与我国南海项目的技术比较

国际海底管线规范中对钢管的直径偏差要求是正负1.6 mm,我国南海项目要求也是正负1.6 mm,而北溪2项目要求是正负1 mm。

北溪1号的75%钢管来自欧洲的钢管公司,25%来自俄罗斯的维克萨钢铁厂;北溪2号的65%钢管来自欧洲的钢管公司,25%来自俄罗斯的OMK联合冶金公司,10%来自日本住友,这些供应商在世界的钢铁行业中都是数一数二的老牌钢铁企业。

北溪2号管道

铺设过程,先将卷制好的管道在陆地上进行初步加工,然后外层裹上钢筋和水泥进行配重,再运送到铺设船上进行自动焊接,焊接前需要预热,焊接合格后再进行防腐处理,以确保在海底能够进行二十年的海水侵蚀,焊接的管道达到一定程度后就向海底落管。

海底管道掩埋车

管道落地后,紧跟着遥控开沟车和掩埋车依次进行作业,确保管道在海底受力均匀,并且在通航区域要求海底管道要求埋入海底一米以下。

一部分会把管道先沉入海底,在海底进行焊接,甚至有的部分,需要直接打捞出管道,再在水面上进行连接。

有网友猜测北溪2号被炸是否是二战遗留在波罗的海的炸弹爆炸导致的,这种可能几乎为零,因为北溪2号首席技术官Sersey在2017年在报告中已经声明:管道区域绕过所有已知二战武器沉没区,并在铺设过程中对管道附近进行了危险物的排除。

为了确保管道焊接过程中的强度,铺设过程中会对接头进行双重独立超声波检测,焊接完成后还会进行无损伤检测。

最后还会将一个智能管道检测仪(PIG)从俄罗斯的入口处送入管道内,这个长7米、重10吨的大家伙会以1.6米/秒的速度对管道进行无损检测,12天后将会达到1230公里外的德国卢布明的管道末端,在此过程中它会对管道内部检测是否有腐蚀迹象,并测量管道的内部尺寸以确定是否发生了形变。

专为北溪管道研发的智能管道检测仪

智能管道检测仪从入口处进入管道

北溪2号管道的铺设使用的也是世界最先进的设备。

管道的铺设承包给了瑞士的Allseas ,它是世界最大的海洋油气田开发平台安装及管道铺设承包商,并由Allseas旗下的“开拓者精神 ”号工程船完成。

“开拓者精神 ”号船长382米,宽124米,船体之间间距59米,整个船体呈“U”字型,定员570人,起重能力可达48000吨,世界上唯一一艘能够一次性吊起海上平台并运走的大型工程船,每天可以铺设3千米的管道,即使在浪高3.5m的状况下也能作业,最大排水量为100万吨,顶十艘排水量为10万吨的美国福特号航母,是全球最大的船舶,名副其实的海上巨无霸。

“开拓者精神 ”号

我国南海东方13-2气田到广东的天然气管道,使用的是我国首艘深海起重铺管船“海洋石油201”,该船是由中国熔盛重工自主设计建造,“船长204.65米,型宽39.2米,型深14米,定员达380人,船舶自重达34832吨,排水量达59101吨,起重能力4000吨,甲板可变载荷9000吨。可以在除北极以外全球无限航区作业,具有每天5km的海底管道铺设能力。

海洋石油201

多说一句,“开拓者精神号”工程船是由韩国大宇重工建造的工程船的,另外今年截止到目前全世界新下单的大型LNG运输船总数115艘,韩国船企就获得了94艘,市场占有率达到82%,我国今年到目前获得的订单不到20艘,所以,我国在造船业上面与棒子还是有差距。

媒体披露,北溪1号和北溪2号被破坏后,至少4个缺口发生泄漏,专家初步评估,此次泄漏将会释放5亿立方米的天然气。

相对于石油管道泄漏,天然气管道泄漏对周围地区造成的危害更小,但天然气主要成分是甲烷,甲烷作为一种更强劲的温室气体,温室效应是二氧化碳的20~25倍,5亿立方米的天然气相当于800多万吨二氧化碳,所以这次天然气的泄漏将会对全球的气候变化产生很大影响。

至于管道的后期修复,首先需要将长1230公里的管道中的海水排空,再将百吨重的管道打捞出海面进行焊接,更困难的是需要对管道内杂物的清除和减阻涂层的修复,因为这种环氧减阻涂层的设计不允许与海水的长时间接触。

小编猜测俄罗斯想要修复管道的最困难的不是技术,而是政治环境,因为此次爆炸所在的位置在瑞典专属经济区,修缮工作需要得到瑞典政府的许可,瑞典属于欧盟成员国,恰巧10/6日欧盟决定实施针对毛熊的第八轮一揽子制裁措施,其中就包括禁止向毛熊公司提供信息技术、工程和法律服务。

同时制裁中有规定,如果为了防止对环境或航行安全造成损害需要开展工作,则可以签发豁免书,这就给了欧盟很大的操作空间,想不想修复管道?想的话,先把俄乌战争停一停,如果真要等到俄乌战争结束后再修缮,到那时候估计管道内早被海水腐蚀得不成样子。

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