上周，水下北溪1号和2号管道沿线的三个不同地点发生破裂，并开始泄漏气体。北溪的情况可能不寻常，但海底管道损坏并非如此。* 海水的腐蚀会导致泄漏，而且由于商业航运，事故一再发生。北溪管道也位于世界上最繁忙的航运线路之下。这就是为什么管道有完善的保护措施和维修技术；处理泄漏和事故的计划在管道建成后立即制定。工程师将遵循一套既定方案，尽快开始修复北溪管道的受损部分。
管道必须抵抗许多威胁。特别是大型集装箱船或油轮的巨大锚可能会损坏管道——正如2008年挪威海岸附近的北海的Kvitebjørn管道发生的情况一样。从船上掉落的物体，如集装箱甚至沉船本身，也可能撞击管道。同样，水下的侵蚀和滑坡也构成潜在的危险。因此，管道根据具体情况和风险，采用不同的方法进行保护。例如，它们可以用大石头包围以抵御锚，用混凝土垫覆盖或完全埋在海底。
然而，对于北溪管道超过1000公里的管道来说，这样的措施将非常昂贵。这些结构直接位于海底，或者在海底不稳定或不够平坦的地方，则位于砾石床上。它们只在靠近海岸的地方埋在地下。管道受到其2.7至4.1厘米厚的钢壁和最厚达11厘米的混凝土外套的保护，混凝土外套也起到额外的配重作用；没有混凝土，管道会太轻而漂浮起来。
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在北溪管道的规划中，甚至考虑了管道附近发生爆炸的可能性。迄今为止，波罗的海仍有无数二战时期的炸弹，因此专家们沿着管道清理了一条50米宽的区域。但是，北溪的风险评估警告说，水流也可能将弹药带到靠近线路的地方。因此，据运营商称，管道的设计能够承受距离管道12米处2吨炸药爆炸而不会泄漏。
尽管采取了这些预防措施，但北溪管道还是发生了破裂，尽管目前难以估计当前的损坏程度。诚然，计算机分析可以用来精确计算管道的状况。但是，为此，需要非常精确地了解材料所承受的力。到目前为止，迹象——例如，气体泄漏的规模——表明，巨大的管道受到了非常严重的损坏，甚至完全断裂。破坏的程度将决定管道必须如何修复。今天建造的大多数管道都有专门设计的“维修策略”以应对损坏：在北溪，根据运营商的说法，这种策略包括五种不同严重程度的情景，包括管道完全破裂。
如果大型炸药确实损坏了管道，正如据报道安全官员怀疑的那样，那么可能需要分段更换较长的管道段。这种被称为“对接”的维修可以通过多种方式完成。在某些情况下，将新的、未损坏的管道段插入水面之上。例如，2008年，当一个锚完全切断了跨地中海管道系统的一条线路，并严重损坏了第二条线路时，就是这种情况。管道位于约70米深的水下，类似于丹麦博恩霍尔姆岛附近一段北溪管道的深度。由于水深相对较浅，管道受损的末端被使用专用船只提升到水面以上。然后安装一个新的管道段，并将两端的接头焊接在一起。这也是一艘专用船的团队在2019年连接北溪2号的各个管道段的方式。
然而，也可以直接在水下连接管道段的末端——这项技术用于北溪1号。这涉及将管道的末端导入一个特殊的加压舱，并将它们焊接在一起，这个过程被称为“高压对接”。这项技术已经在北溪进行了测试——例如，在2011年——连接第一条管道的各个部分，每部分都由不同的专用船只铺设。
还有其他一些稍微简单的方法，可以在不焊接的情况下紧密连接分离的管道末端。可以使用特殊的法兰将它们连接起来，就像普通的管道一样。这些部件在市场上可以买到，可以由潜水员或远程控制的水下航行器安装。例如，在修复水下210米的Kvitebjørn管道时，挪威国有石油公司Statoil切除了损坏区域周围约25米长的一段，然后使用特殊的套筒接头连接了新的管道段。在将这些套筒滑过管道末端后，使用液压装置紧密封闭接头。
一旦管道本身被修复，就需要抽出渗入管内的水，用气流干燥内部，并在必要时更新防腐蚀保护。在北溪，这包括塑料涂层和所谓的牺牲阳极，由锌和铝制成，可防止电化学腐蚀。
北溪管道的维修实际将使用哪种技术取决于多种因素，包括损坏程度，以及重要的是，可用的设备类型。例如，跨地中海管道系统在水面以上维修的一个关键因素是，该地区有一艘合适的专用船只。专用船只、设备和专家的可用速度都将有助于确定维修管道所需的时间。毕竟，北溪自己表示可以使用由多家管道公司共享的维修设备库。损坏程度、水深和损坏地点的条件也会影响管道恢复运行所需的时间。在Kvitebjørn管道的案例中，维修花了五个月，而地中海管道在事故发生九个月后恢复运行。在北溪的案例中，由于情况异常，可能需要更长的时间：关于损坏原因的大部分仍然未知。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。
本文最初发表在《Spektrum der Wissenschaft》上，经许可转载。
*编者注（2022年10月21日）：这句话在发布后进行了修订，以澄清对海底管道损坏的描述。