上週，水下北溪1號和2號管道沿線的三個不同地點發生破裂，並開始洩漏氣體。北溪的情況可能不尋常，但海底管道損壞並非如此。* 海水的腐蝕會導致洩漏，而且由於商業航運，事故一再發生。北溪管道也位於世界上最繁忙的航運線路之下。這就是為什麼管道有完善的保護措施和維修技術；處理洩漏和事故的計劃在管道建成後立即制定。工程師將遵循一套既定方案，儘快開始修復北溪管道的受損部分。
管道必須抵抗許多威脅。特別是大型集裝箱船或油輪的巨大錨可能會損壞管道——正如2008年挪威海岸附近的北海的Kvitebjørn管道發生的情況一樣。從船上掉落的物體，如集裝箱甚至沉船本身，也可能撞擊管道。同樣，水下的侵蝕和滑坡也構成潛在的危險。因此，管道根據具體情況和風險，採用不同的方法進行保護。例如，它們可以用大石頭包圍以抵禦錨，用混凝土墊覆蓋或完全埋在海底。
然而，對於北溪管道超過1000公里的管道來說，這樣的措施將非常昂貴。這些結構直接位於海底，或者在海底不穩定或不夠平坦的地方，則位於礫石床上。它們只在靠近海岸的地方埋在地下。管道受到其2.7至4.1釐米厚的鋼壁和最厚達11釐米的混凝土外套的保護，混凝土外套也起到額外的配重作用；沒有混凝土，管道會太輕而漂浮起來。
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在北溪管道的規劃中，甚至考慮了管道附近發生爆炸的可能性。迄今為止，波羅的海仍有無數二戰時期的炸彈，因此專家們沿著管道清理了一條50米寬的區域。但是，北溪的風險評估警告說，水流也可能將彈藥帶到靠近線路的地方。因此，據運營商稱，管道的設計能夠承受距離管道12米處2噸炸藥爆炸而不會洩漏。
儘管採取了這些預防措施，但北溪管道還是發生了破裂，儘管目前難以估計當前的損壞程度。誠然，計算機分析可以用來精確計算管道的狀況。但是，為此，需要非常精確地瞭解材料所承受的力。到目前為止，跡象——例如，氣體洩漏的規模——表明，巨大的管道受到了非常嚴重的損壞，甚至完全斷裂。破壞的程度將決定管道必須如何修復。今天建造的大多數管道都有專門設計的“維修策略”以應對損壞：在北溪，根據運營商的說法，這種策略包括五種不同嚴重程度的情景，包括管道完全破裂。
如果大型炸藥確實損壞了管道，正如據報道安全官員懷疑的那樣，那麼可能需要分段更換較長的管道段。這種被稱為“對接”的維修可以透過多種方式完成。在某些情況下，將新的、未損壞的管道段插入水面之上。例如，2008年，當一個錨完全切斷了跨地中海管道系統的一條線路，並嚴重損壞了第二條線路時，就是這種情況。管道位於約70米深的水下，類似於丹麥博恩霍爾姆島附近一段北溪管道的深度。由於水深相對較淺，管道受損的末端被使用專用船隻提升到水面以上。然後安裝一個新的管道段，並將兩端的接頭焊接在一起。這也是一艘專用船的團隊在2019年連線北溪2號的各個管道段的方式。
然而，也可以直接在水下連線管道段的末端——這項技術用於北溪1號。這涉及將管道的末端匯入一個特殊的加壓艙，並將它們焊接在一起，這個過程被稱為“高壓對接”。這項技術已經在北溪進行了測試——例如，在2011年——連線第一條管道的各個部分，每部分都由不同的專用船隻鋪設。
還有其他一些稍微簡單的方法，可以在不焊接的情況下緊密連線分離的管道末端。可以使用特殊的法蘭將它們連線起來，就像普通的管道一樣。這些部件在市場上可以買到，可以由潛水員或遠端控制的水下航行器安裝。例如，在修復水下210米的Kvitebjørn管道時，挪威國有石油公司Statoil切除了損壞區域周圍約25米長的一段，然後使用特殊的套筒接頭連線了新的管道段。在將這些套筒滑過管道末端後，使用液壓裝置緊密封閉接頭。
一旦管道本身被修復，就需要抽出滲入管內的水，用氣流乾燥內部，並在必要時更新防腐蝕保護。在北溪，這包括塑膠塗層和所謂的犧牲陽極，由鋅和鋁製成，可防止電化學腐蝕。
北溪管道的維修實際將使用哪種技術取決於多種因素，包括損壞程度，以及重要的是，可用的裝置型別。例如，跨地中海管道系統在水面以上維修的一個關鍵因素是，該地區有一艘合適的專用船隻。專用船隻、裝置和專家的可用速度都將有助於確定維修管道所需的時間。畢竟，北溪自己表示可以使用由多家管道公司共享的維修裝置庫。損壞程度、水深和損壞地點的條件也會影響管道恢復執行所需的時間。在Kvitebjørn管道的案例中，維修花了五個月，而地中海管道在事故發生九個月後恢復執行。在北溪的案例中，由於情況異常，可能需要更長的時間：關於損壞原因的大部分仍然未知。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。
本文最初發表在《Spektrum der Wissenschaft》上，經許可轉載。
*編者注（2022年10月21日）：這句話在釋出後進行了修訂，以澄清對海底管道損壞的描述。