海上固定平臺模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)建造檢驗(yàn)

中海油田服務(wù)股份有限公司 蔡衛(wèi)明 吳新勝

海上固定平臺模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)建造檢驗(yàn)

中海油田服務(wù)股份有限公司 蔡衛(wèi)明 吳新勝

一、開工前檢查項(xiàng)目

海上固定平臺模塊鉆機(jī)是開發(fā)海上油氣田的重要設(shè)備，是指布置和安裝在生產(chǎn)平臺上的，需要依據(jù)或部分依靠固定式生產(chǎn)平臺支持的模塊式鉆井裝置。海上固定平臺模塊鉆機(jī)坐落在生產(chǎn)平臺導(dǎo)管架的上層甲板，其結(jié)構(gòu)建造應(yīng)包括以下模塊： 動力模塊（PM）、 泥漿模塊（DSM）、鉆井設(shè)備模塊（DES）、 散裝罐模塊（P – TANK）。

在開工前，要對模塊鉆機(jī)進(jìn)行施工圖紙的審查，焊工考試、無損檢測人員的資格認(rèn)可，焊接工藝、制造組裝工藝、建造檢驗(yàn)程序、無損檢測工藝、涂裝工藝的審核以及檢測設(shè)備的認(rèn)可。

1. 施工圖紙的審查。設(shè)計(jì)施工圖紙的審查項(xiàng)目包括：結(jié)點(diǎn)號、桿件號、桿件尺寸及相關(guān)位置。所選用的材料類型是否與基本設(shè)計(jì)相同，結(jié)構(gòu)焊縫的布置是否滿足相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等。

2. 焊工考試。建造開工前，船級社應(yīng)按照《焊工考試規(guī)則》或被認(rèn)可的考試標(biāo)準(zhǔn)，對從事焊接工作的焊工進(jìn)行考試。經(jīng)考試合格后，由船級社簽發(fā)焊工資格證書，持有證書的焊工方可上崗從事證書所注明級別的焊接工作。對已持有焊工證書的，但已連續(xù)6個月未從事證書所注明的焊接工作的焊工，則應(yīng)在其重新工作前，先焊一塊在本人證書規(guī)定科目中最難焊接的試件，經(jīng)檢查符合《焊工考試規(guī)則》要求后，方可繼續(xù)從事焊接工作。

3. 無損檢測人員的資格認(rèn)可。為保證焊接質(zhì)量，制造/建造單位應(yīng)具有一定數(shù)量的無損檢測人員。無損檢測的方法主要有射線（RT）、超聲（UT）、磁粉（MT）、滲透（PT）。開工前，由船級社按《無損檢測人員資格認(rèn)可規(guī)則》對從事此項(xiàng)工作的人員進(jìn)行資格認(rèn)可考試。無損檢測人員的技術(shù)資格分為3個等級：Ⅰ級為初級，Ⅱ級為中級，Ⅲ級為高級。經(jīng)考試合格后，由船級社無損檢測人員資格認(rèn)可委員會簽發(fā)相應(yīng)等級和種類的無損檢測人員資格證書，持有Ⅱ級證書以上（包括Ⅱ級證書）的人員，才能獨(dú)立從事證書所載的各類探傷檢測工作和簽署無損檢測報告。

4. 焊接工藝認(rèn)可。模塊鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)焊接所采用的焊接工藝，應(yīng)通過焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)來保證其工藝的適用性與可靠性。對焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)主要包括下列內(nèi)容：鋼材的鋼種、鋼級的厚度、交貨狀態(tài)；焊接材料（焊條、焊絲和焊劑）等級、牌號和規(guī)格；坡口的設(shè)計(jì)及加工要求；焊道布置及焊接次序；焊接位置（平焊、橫焊、立焊、仰焊）；焊接參數(shù)（焊接電流、焊接電壓和焊接速度等）；焊接設(shè)備的型號和特征參數(shù)；焊前預(yù)熱、層間溫度、焊后熱處理的要求等；防止產(chǎn)生層狀撕裂的工藝措施等。

焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)所用的鋼材與模塊鉆機(jī)所用的鋼材必須是同一鋼廠、同一鋼級并經(jīng)檢驗(yàn)部門檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品。試件的數(shù)量及加工方法、試驗(yàn)的類型、試驗(yàn)的條件及試驗(yàn)要求等，根據(jù)不同的位置，依其形式、厚度而定。根據(jù)認(rèn)可試驗(yàn)的結(jié)果，建造/制造單位須編制詳細(xì)的焊接工藝規(guī)程，并送交檢驗(yàn)方審核，其內(nèi)容與前述的焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)一致。

工藝認(rèn)可試驗(yàn)結(jié)果對試驗(yàn)用同一鋼廠、同一冶煉方法、同一鋼級的鋼材和焊接材料均有效。但厚度的有效范圍不得超過試件厚度的±25%，坡口形式不得任意改動。手工電弧焊時，焊接電流和電弧電壓的變動范圍不得超過±15%，焊接速度變動范圍不得超過±10%；埋弧自動焊時，電弧電壓變化不得超過±7%，焊接電流變化不得超過±10%。預(yù)熱溫度變化范圍不允許超過認(rèn)可試驗(yàn)時預(yù)熱溫度的±25 ℃；焊后熱處理的加熱溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度及溫度梯度等的變化范圍不允許超過認(rèn)可試驗(yàn)規(guī)定的范圍。

5. 制造組裝工藝。制造組裝工藝是保證建造質(zhì)量的關(guān)鍵，它的好壞與水平直接關(guān)系到建造質(zhì)量的控制。因此，在結(jié)構(gòu)制造/建造前，應(yīng)組織人員制訂現(xiàn)場組裝工藝文件，并由檢驗(yàn)審批部門對其進(jìn)行審查。

6. 建造檢驗(yàn)程序。檢驗(yàn)是保證建造質(zhì)量的重要工作之一。在質(zhì)量控制工作中，檢驗(yàn)是對質(zhì)量好壞的一種證明手段。在整個建造中建立一個檢驗(yàn)程序，規(guī)定和選擇檢驗(yàn)點(diǎn)（即質(zhì)量控制點(diǎn)）是實(shí)施檢驗(yàn)工作的關(guān)鍵。因此對制造廠和現(xiàn)場檢驗(yàn)，驗(yàn)船師都需要按此程序進(jìn)行檢驗(yàn)工作。檢驗(yàn)在現(xiàn)場一般分為二級，一級是制造廠自己的檢驗(yàn)，二級是第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場代表的檢驗(yàn)。制造廠檢查員自檢是基礎(chǔ)，而驗(yàn)船師的檢查與檢驗(yàn)是在此基礎(chǔ)上的檢驗(yàn)，以確保制造質(zhì)量滿足規(guī)定的要求，因此必須建立一套完善的檢驗(yàn)程序，它主要包括：質(zhì)量控制系統(tǒng)流程圖、報檢的項(xiàng)目和范圍、檢驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定、返修的要求和措施、報檢的時間、手續(xù)和驗(yàn)船師的工作關(guān)系等。

7. 無損檢測工藝。根據(jù)所建造的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，審核其無損檢測工藝主要包括以下內(nèi)容。

（1）依據(jù)所選用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格書和圖紙的要求，確定無損檢測的種類、范圍和百分比。

（2）所使用的儀器和設(shè)備的型號、主要技術(shù)參數(shù)。

（3）檢測操作的程序。

（4）對檢測結(jié)果的評定標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的報告格式。

8. 涂裝工藝。涂裝是結(jié)構(gòu)防腐的重要環(huán)節(jié)，涂裝的質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)抗腐蝕的能力，因此應(yīng)對涂裝工藝嚴(yán)格要求，確保所用涂料達(dá)到預(yù)期目的。開工前，建造廠應(yīng)制訂涂裝工藝，并由驗(yàn)船師進(jìn)行審查，其內(nèi)容主要包括:涂料的使用說明；涂裝的范圍;結(jié)構(gòu)表面處理方法及要求達(dá)到的技術(shù)等級；涂裝過程中環(huán)境溫度和濕度的要求；結(jié)構(gòu)不同部位涂料的種類、層數(shù)、漆膜厚度和涂裝間隔時間；檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)、返工的方法與要求等。

二、車間預(yù)制檢驗(yàn)項(xiàng)目

車間預(yù)制檢驗(yàn)主要包括以下項(xiàng)目。

1. 板材的對接檢驗(yàn)。

（1）等厚度鋼板對接時，板縫兩側(cè)的鋼板應(yīng)調(diào)整到同一平面，局部接縫可以有少許錯邊，錯邊a值按板厚度t規(guī)定如下：特殊構(gòu)件和主要構(gòu)件，α＜0.15 t且應(yīng)不大于2 mm，如接縫為X型坡口，α值應(yīng)不大于3 mm；次要構(gòu)件，α＜0.2 t且應(yīng)不大于3 mm，如接縫為X型坡口，α值應(yīng)不大于4 mm。

（2）不同厚度鋼板的對接。若其板厚差為下列數(shù)值時，則應(yīng)將較厚的鋼板的邊緣削斜，削斜的寬度應(yīng)大于板厚差的4倍：當(dāng)較薄鋼板的厚度t2＜10 mm，板厚差超過3 mm時；當(dāng)較薄鋼板的厚度t2＞10 mm，板厚差超過4 mm時。對接鋼板的裝配間隙應(yīng)符合焊接工藝的要求。當(dāng)鋼板厚度大于50 mm時，應(yīng)特別注意保證充分焊透。

（3）板的T型連接與角接。對于要求全焊透的角焊縫，必須開坡口。裝配間隙應(yīng)符合焊接工藝要求。當(dāng)板材厚度大于50 mm時，要特別注意坡口角度和根部間隙，保證充分焊透。對于不焊透的角焊構(gòu)件可不開坡口，但裝配時構(gòu)件之間要互相貼緊，局部未能貼緊部位，其間隙α應(yīng)不超過下列規(guī)定：當(dāng)焊板厚度t≤10 mm時，間隙為2 mm；當(dāng)焊接板厚度t＞10 mm時，間隙為3 mm；處于仰焊位置時，間隙為2 mm。

2. 焊接材料的貯運(yùn)、保管和使用檢驗(yàn)。在制造廠里，用于結(jié)構(gòu)制造的鋼材和焊條在運(yùn)輸、保管、發(fā)放、加工等各個環(huán)節(jié)，都必須采取嚴(yán)格的保護(hù)措施，如嚴(yán)格辦理入出庫手續(xù)，堆放整齊，各種品牌的材料標(biāo)識清楚，杜絕混發(fā)、錯發(fā)等。而對焊條應(yīng)密封包裝，并貯存在相對濕度不大于45%，溫度不低于15 ℃的干燥處。使用前，應(yīng)根據(jù)焊條制造廠的說明書進(jìn)行烘干。對于低氫焊條，使用前應(yīng)按下列時間和溫度要求進(jìn)行干燥：干燥時間為0.5～1.0 h，干燥溫度為300 ℃。干燥后的焊條應(yīng)立即使用或放在100～150 ℃的保溫箱（筒）里。一般情況下，焊條在空氣中暴露4 h以上就不允許使用，而要重新干燥；銹蝕變質(zhì)的焊條不準(zhǔn)使用。

3. 材料的加工檢驗(yàn)。下料前，如發(fā)現(xiàn)鋼材有波紋或型鋼鋼管有彎曲，可以用火工調(diào)直矯平、矯正，型鋼或鋼管的火工矯正溫度一般不超過650 ℃，管材的調(diào)正溫度不超過120 ℃。矯平后的鋼板允許的波紋度與板厚有關(guān)，規(guī)定如下：當(dāng)板厚t＜8 mm時，波紋度不超過4 mm/m；8 mm＜t＜14 mm時，波紋度不超過3 mm/m；t＞14 mm時，波紋度不超過2 mm/m。矯正后，型鋼和鋼管的直線度不超過1 mm/m。材料在下料中和下料后，若發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的銹蝕和變形，即使有證書也不能使用。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造過程中，鋼板和鋼管的切割與坡口的加工可以采用氣割或機(jī)械加工的方法。氣割一般采用自動或半自動氣割。切割前應(yīng)將切割線兩側(cè)的浮銹、油污、污物等清除干凈。下料時，應(yīng)嚴(yán)格按切割線和坡口要求進(jìn)行。切割過程中，如發(fā)現(xiàn)分層、夾層等缺陷，應(yīng)停止切割。探明范圍后，去掉缺陷部分，再繼續(xù)切割。切割后的邊緣應(yīng)均勻、光順，無缺口、崩坑等缺陷。切割邊緣直線度的誤差應(yīng)滿足以下規(guī)定：當(dāng)被切割的構(gòu)件后續(xù)工序采用自動焊時，直線度的誤差不超過±0.5 mm/m；當(dāng)被切割的構(gòu)件后續(xù)工序采用手動焊時，直線度的誤差不超過±1.5 mm/m；切割構(gòu)件的外形尺寸的誤差不超過±3 mm；鋼板和型鋼坡口角度的誤差不超過±4°；鋼管坡口角度的誤差不超過±5°。

4. 材料的追蹤。為確保所用材料與圖紙和證書相符，應(yīng)把所用材料的爐號或鑒定號及證書號標(biāo)注在加工圖紙或每個切割分段（片）上。通常制造單位在結(jié)構(gòu)完工后，按照桿件號、實(shí)用材料的爐號和證書號一一對應(yīng)的原則，編制材料追蹤表，并提交給業(yè)主和檢驗(yàn)部門。在材料追蹤表中，爐號、板號、工廠證書號是材料制造商提供的，這些號碼是唯一的，不能重復(fù)，可能許多板材是同一張（個）證書。這樣，需要按頁數(shù)把證書排列起來，并在上述材料追蹤表中標(biāo)出各證書所在的頁數(shù)。

三、現(xiàn)場預(yù)制檢驗(yàn)

1. 管結(jié)點(diǎn)的焊接檢驗(yàn)。管結(jié)點(diǎn)是模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的重要部位，它的焊接方法和質(zhì)量直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的安全。因此，焊接前應(yīng)針對不同部位和不同形式的管結(jié)點(diǎn)，進(jìn)行焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)。在管結(jié)點(diǎn)的焊接中，坡口的設(shè)計(jì)與裝配間隙的控制十分重要。通常，管結(jié)點(diǎn)的坡口設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。

（1）當(dāng)管結(jié)點(diǎn)只能從外邊焊接時，坡口角度的公差一般不超過+5°，焊根間隙α應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定值。裝配后，如果管結(jié)點(diǎn)域的焊縫坡口處間隙太小，可用電弧氣刨擴(kuò)大間隙，但需符合圖中修改后的要求。

（2）當(dāng)管結(jié)點(diǎn)可以從內(nèi)、外兩面焊接時，坡口角度的公差不應(yīng)超過+5°，焊根的間隙α為2 mm，最大不超過6.4 mm。

（3）當(dāng)焊縫外形需要控制時，為使焊后表面與毗鄰的母材熔合光順，應(yīng)將焊縫打磨成光滑凹形。一般情況下管結(jié)點(diǎn)的焊縫尺寸、打磨后的焊縫尺寸應(yīng)滿足以下要求：當(dāng)管件間夾角α＞130°時，r≥t；當(dāng)管件間夾角α≤130°時，r≥t/2。其中，r為打磨后的凹形半徑，t為撐管壁的厚度。

（4）結(jié)點(diǎn)裝配檢驗(yàn)。施焊前，應(yīng)對結(jié)點(diǎn)的裝配進(jìn)行檢查，主要內(nèi)容有：坡口的角度、根部開口、結(jié)點(diǎn)誤差、可熔化的塞入物、結(jié)點(diǎn)清潔度、定位焊和預(yù)熱情況等。這些因素都將直接關(guān)系到焊接質(zhì)量的好壞，如果裝配不當(dāng)，焊接質(zhì)量很可能就會受到影響，對于重要、特殊的結(jié)點(diǎn)焊縫，以上因素都要進(jìn)行仔細(xì)查看并且做詳細(xì)的記錄。

（5）焊接過程檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容包括：根部疊珠焊縫的質(zhì)量、雙面焊時節(jié)點(diǎn)根部的準(zhǔn)備、預(yù)熱和層間溫度的控制、焊道的順序、多層焊時每層的表面焊接質(zhì)量及焊接前電壓、電流熱量輸入、速度等內(nèi)容。焊接完成后，檢驗(yàn)人員應(yīng)對最終的焊縫外觀、焊縫尺寸、焊縫長度、尺寸精確度及后熱處理情況等進(jìn)行檢查。焊縫檢驗(yàn)中，主要的焊縫缺陷有氣孔、未熔合、未焊透、咬邊、焊瘤、裂紋、夾渣、焊縫過厚等。

2.焊縫的無損探傷檢驗(yàn)。焊縫的無損探傷檢驗(yàn)是保證焊接質(zhì)量的重要手段。無損探傷的方法很多，在模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)焊縫的檢測中主要采用射線、超聲波、磁粉和滲透方法。對于無損探傷的范圍與采用的方法，《海上固定平臺入級與建造規(guī)范》中規(guī)定如下。

（1）特殊構(gòu)件的焊縫或由特殊構(gòu)件和主要構(gòu)件連接的焊縫，應(yīng)進(jìn)行100%的超聲波探傷。同時，根據(jù)構(gòu)件工作環(huán)境和板厚等情況，還需再進(jìn)行10%～20%的射線探傷和20%～100%的磁粉探傷。

（2）主要構(gòu)件的焊縫或由主要構(gòu)件和次要構(gòu)件連接的焊縫，應(yīng)進(jìn)行10%～20%的超聲探傷和10%～20%的磁粉探傷。如，超聲波探傷檢查有疑問時，應(yīng)用射線探傷進(jìn)行復(fù)查。

（3）次要構(gòu)件的焊縫應(yīng)進(jìn)行0%～5%的超聲波探傷或磁粉探傷。

（4）主要的接焊縫交叉點(diǎn)（T字形或十字形）應(yīng)進(jìn)行射線探傷。

（5）管結(jié)點(diǎn)的焊縫應(yīng)進(jìn)行100%的超聲波探傷或100%的磁粉探傷。在可能的情況下，還應(yīng)要求用一定數(shù)量的射線探傷進(jìn)行核查。

四、結(jié)論

海上固定平臺模塊鉆機(jī)建造結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)的質(zhì)量，決定了處在長期交變應(yīng)力作用下模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的使用壽命。只有加強(qiáng)對模塊鉆機(jī)建造過程中各環(huán)節(jié)的檢驗(yàn)，包括對建造人員以及檢驗(yàn)人員資質(zhì)的檢驗(yàn)，才能從根本上消除質(zhì)量、安全隱患，建造出技術(shù)過硬、質(zhì)量一流、工藝先進(jìn)的海上固定平臺模塊鉆機(jī)。