兩種石油管道焊接典型標(biāo)準(zhǔn)的焊工評(píng)定區(qū)別分析

許 威，李彥勝，尚用甲，權(quán) 利

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

兩種石油管道焊接典型標(biāo)準(zhǔn)的焊工評(píng)定區(qū)別分析

許 威，李彥勝，尚用甲，權(quán) 利

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

焊接海底管道常用的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是API1104(2007)和DNV-OS-F101(2007)。焊工的操作技能對(duì)于石油管線的安全至關(guān)重要，焊工資質(zhì)評(píng)定是控制焊接質(zhì)量的重要切入點(diǎn)。焊工資質(zhì)評(píng)定包括重要變素、焊縫檢驗(yàn)方法、評(píng)定范圍三方面的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際工作，對(duì)比分析了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在焊工資質(zhì)評(píng)定方面的差異。分析表明，評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在焊接方法、焊接位置的表示，接頭型式，填充金屬材料的分類，焊縫檢驗(yàn)方法與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，母材(包括規(guī)格尺寸)評(píng)定覆蓋范圍等存在著顯著差異。掌握標(biāo)準(zhǔn)的要求有助于提高資質(zhì)評(píng)定的有效性，保證項(xiàng)目施工的效率和質(zhì)量。

海底管道；焊工資質(zhì)評(píng)定；API1104；DNV-OS-F101；差異

0 前言

2010年中國(guó)海油實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)5 000萬(wàn)t油當(dāng)量的目標(biāo)，近十年國(guó)內(nèi)石油新增產(chǎn)量的53%都來(lái)自中國(guó)海油，海洋石油將成為國(guó)家能源供應(yīng)的重要支柱。海底管道是輸送石油、天然氣等介質(zhì)到陸上的重要通道，焊工的操作技能水平是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要因素[1]。選擇有資質(zhì)的符合標(biāo)準(zhǔn)要求的焊工進(jìn)行管道焊接是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。目前，海洋石油工程股份有限公司焊接海底管道主要采用API1104(2007)和DNV-OS-F101(2007)標(biāo)準(zhǔn)，在此重點(diǎn)解析這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在焊工資質(zhì)評(píng)定方面的差異，提高材料的利用率，保證焊工評(píng)定資質(zhì)的有效性，保證項(xiàng)目施工的效率和質(zhì)量。

焊工資質(zhì)評(píng)定是考核焊工用某種焊接工藝焊接某類材料得到質(zhì)量良好焊縫的能力。因此評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要從重要變素、焊縫檢驗(yàn)方法、評(píng)定覆蓋范圍等方面進(jìn)行規(guī)定。

1 重要變素

重要變素是指影響焊工熔覆優(yōu)質(zhì)焊縫金屬能力的焊接條件，它如果發(fā)生改變則需要重新進(jìn)行技能評(píng)定。

1.1 焊接方法

海底管道焊接中常用的焊接工藝在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法如表1所示，可以看出，盡管焊接工藝相同，但是在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示是不一致的。

表1 焊接工藝在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法Tab.1 Two ways of presentation on welding processes in two codes

根據(jù)焊接工藝的機(jī)械化程度，以上焊接方法分為手工焊、半自動(dòng)焊、機(jī)械焊、自動(dòng)焊。在API1104中，廣泛意義的焊工評(píng)定分為三類：(1)手工焊和半自動(dòng)焊焊工；(2)機(jī)械焊操作工；(3)自動(dòng)焊(僅限于閃光對(duì)焊)操作工。在DNV標(biāo)準(zhǔn)中分為兩類：(1)手工焊和半自動(dòng)焊的焊工評(píng)定；(2)機(jī)械焊和自動(dòng)焊的操作工評(píng)定，前者根據(jù)EN287-1標(biāo)準(zhǔn)①在進(jìn)行焊工資質(zhì)評(píng)定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)EN287-1納入標(biāo)準(zhǔn)DNV-OS-F101 (2007)中。，后者根據(jù)ISO 14732進(jìn)行評(píng)定。在此重點(diǎn)探討手工焊和半自動(dòng)焊的焊工評(píng)定。

1.2 焊接位置與方向

海底管道焊接中典型的焊接位置為水平固定位置和軸線傾斜45°位置，焊接方向有向上焊和向下焊，表2是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同一焊接位置不同的表示方法?？梢钥闯?，在EN287-1中焊接位置與焊接方向統(tǒng)稱為工件位置，集成為位置符號(hào)，這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的顯著區(qū)別之一。

表2 典型焊接位置在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法Tab.2 Two ways of presentation on typical welding positions in two codes

1.3 填充金屬材料

API1104標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)焊接方法和填充材料的強(qiáng)度級(jí)別等特性將填充金屬材料分為9組，EN287-1標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)焊接方法和填充材料的成分將填充金屬材料分為15類。表3是填充金屬材料在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法，API1104中未列出的第四組和第六組分別是埋弧焊與氧氣焊的填充金屬材料?？梢钥闯?，填充金屬材料在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的分類差別是顯著的。

下面就實(shí)施保安中對(duì)船舶硬件及標(biāo)識(shí)的幾點(diǎn)要求和其相關(guān)意義談一下：（其中一、二、三、四項(xiàng)公約要求在2004年7月1日前完成；第五、六項(xiàng)2004年7月1日后第一次安全檢驗(yàn)且在12月31日前按裝和標(biāo)識(shí)；第七項(xiàng)公約要求在2006年7月1日后第一次無(wú)線電檢驗(yàn)前安裝）。

1.4 母材材料

在API1104中，母材是非重要變素。在EN287-1中，根據(jù)母材的成分、熱處理狀態(tài)和性能，按ISO15608標(biāo)準(zhǔn)，將母材分成11類。

表3 填充金屬材料在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法Tab.3 Two ways of presentation on welding consumables in two codes

1.5 母材規(guī)格

母材規(guī)格在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法如表4所示?？梢钥闯?，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)母材規(guī)格的外徑和厚度分組也不相同，尺寸差距很大，根據(jù)海管的實(shí)際尺寸，很少使用較小尺寸的管子，API1104標(biāo)準(zhǔn)劃分的更加科學(xué)合理。從另一方面，EN287-1標(biāo)準(zhǔn)有助于提高降低焊工資質(zhì)的評(píng)定范圍。

表4 母材規(guī)格在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的表示方法Tab.4 Two ways of presentation on base metal dimensions in two codes

1.6 接頭

在API1104中，接頭型式和襯墊是重要變素。在EN287-1中，襯墊、單面焊、雙面焊、單層、多層焊、左向焊和右向焊是重要變素。

2 檢驗(yàn)方法

2.1 外觀檢驗(yàn)

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均要求對(duì)焊接件進(jìn)行外觀檢驗(yàn)。以焊縫外觀均勻美觀為評(píng)判依據(jù)。常見(jiàn)的外觀缺欠主要有咬邊、未焊透、焊縫余高過(guò)高、內(nèi)凹等，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些缺欠的認(rèn)可范圍如下：

(1)API1104標(biāo)準(zhǔn)。咬邊深度為不超過(guò)0.8 mm和管子厚度的1／8兩者中的較小值，在連續(xù)的300 mm焊縫長(zhǎng)度中，長(zhǎng)度不超過(guò)50 mm；未熔透長(zhǎng)度不超過(guò)25 mm；焊縫余高小于等于1.6 mm；內(nèi)凹深度小于等于1.6 mm。

(2)DNV-OS-F101標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定焊工的外觀檢驗(yàn)同時(shí)還要滿足ISO5817要求，咬邊深度為不超過(guò)0.5 mm和管子厚度的1／20兩者中的較小值；根部不允許未熔透；焊縫余高為不超過(guò)4 mm和管子厚度的1／5的較小值；內(nèi)凹深度為不超過(guò)0.5 mm和管子厚度的1／20兩者中的較小值。

2.2 機(jī)械性能檢驗(yàn)

在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)機(jī)械性能試驗(yàn)有明確的要求。一般情況下，均可以采用射線檢驗(yàn)代替機(jī)械性能試驗(yàn)。在實(shí)際的焊工評(píng)定工作中也是這樣進(jìn)行的。但是在DNV標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于容易產(chǎn)生未熔合缺陷的GMAW和FCAW工藝，需要做彎曲試驗(yàn)，這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在檢驗(yàn)方面的顯著差異之一。

2.3 無(wú)損試驗(yàn)

在API1104中，如果不做機(jī)械性能試驗(yàn)，則只需做射線檢驗(yàn)。在DNV標(biāo)準(zhǔn)中，檢查內(nèi)部缺陷方法的射線檢驗(yàn)和超聲檢驗(yàn)選擇其一，檢查表面缺陷的磁粉檢驗(yàn)和滲透檢驗(yàn)選擇其一。這也是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顯著的區(qū)別之一。

3 覆蓋范圍

焊工評(píng)定覆蓋范圍與重要變素密切相關(guān)，是焊工從事焊接工作的范圍界定。

3.1 焊接方法

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了每一種焊接方法只能評(píng)定相應(yīng)的焊接方法，除了EN287中，135(S)與136(M)可以互相評(píng)定。

3.2 焊接位置與方向

焊接位置與方向兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定范圍是一致的。焊接方向不能互相評(píng)定；6G位置可以評(píng)定所有焊接位置的對(duì)接焊縫和角焊縫。

3.3 填充金屬材料

填充金屬材料與焊接方法密切相關(guān)。一種焊接方法對(duì)應(yīng)一種類型填充材料。以下情況除外：

(1)在API1104中，焊條電弧焊的堿性焊條不能與其他焊條互相評(píng)定。

(2)在EN287-1中，對(duì)于焊條電弧焊，堿性焊條可以覆蓋酸性焊條和金紅石焊條，金紅石焊條與纖維素焊條不能相互覆蓋，也不能覆蓋堿性焊條；對(duì)于熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氬弧焊，實(shí)心焊絲與金屬粉末藥芯焊絲相互覆蓋；對(duì)于藥芯氣體保護(hù)焊，實(shí)心焊絲與金屬粉末焊絲相互覆蓋，堿性藥芯覆蓋所有焊芯的材料。

3.4 母材材料

在API1104中，母材評(píng)定范圍沒(méi)有要求。在EN287-1中，需要根據(jù)母材的組別確定評(píng)定的范圍。一般來(lái)講，對(duì)于海管常用管線碳鋼，可以互相覆蓋；Cr-Mo鋼、不銹鋼可以覆蓋普通碳鋼。

3.5 母材規(guī)格

母材規(guī)格評(píng)定范圍是指導(dǎo)今后焊工工作的重要參數(shù)。API1104標(biāo)準(zhǔn)要求，只要外徑和壁厚在同一組即可(見(jiàn)表4)。EN287-1要求則不同，根據(jù)母材厚度和外徑的尺寸，給出了相應(yīng)的厚度和外徑評(píng)定范圍；同時(shí)，對(duì)于角焊縫也有相應(yīng)的母材厚度和評(píng)定范圍，尤其需要注意的是，單采用兩種或兩種以上的焊接方法時(shí)，還要根據(jù)每種焊接方法熔覆金屬的厚度，評(píng)定出相應(yīng)的熔覆金屬的覆蓋范圍。

3.6 接頭

API1104規(guī)定沒(méi)有襯墊可以評(píng)定有襯墊，坡口型式不能更改。EN287-1規(guī)定不帶襯墊單面焊可以評(píng)定有襯墊單面焊和雙面焊，有襯墊單面焊與雙面焊互相評(píng)定，多層焊評(píng)定單層焊。

4 結(jié)論

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在焊工資質(zhì)評(píng)定方面差異明顯，認(rèn)真分析不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)資質(zhì)評(píng)定的要求，把握好資質(zhì)評(píng)定的要領(lǐng)內(nèi)容，深刻領(lǐng)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)，規(guī)范焊工資質(zhì)評(píng)定工作，嚴(yán)把工程項(xiàng)目施工的焊工資質(zhì)，有利于從源頭上保證海底管線焊接的質(zhì)量安全，提高施工作業(yè)效率，降低成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]程晉宜，孫小磊.海洋工程6GR焊工培訓(xùn)新方法[J].電焊機(jī)，2011，41(1)：95-97.

Different analysis of welder qualification test on two typical codes in submarine pipelines welding

XU Wei，LI Yan-sheng，SHANG Yong-jia，QUAN Li
(Offshore Oil Engineering Co.，Tianjin 300452，China)

API 1104(2007)and DNV-os-f-101(2007)are applied to the welding of submarine pipeline.The welder performance is important to assure the pipelines safety.And the welder qualification is the key to quality control.The welder performance qualification includes three aspects such as essential variables，test examination and range of qualification.From a practical view，this paper mainly focuses on the discrepancies by adopting a contrastive analysis method.According to analysis，there are significant differences in welding processes，welding positions，joint design，welding consumables，methods of tests and acceptance criteria.The welder qualification accuracy can be improved and the pipelines welding quality and efficiency guaranteed.

submarine pipeline；welder qualification；API1104；DNV-OS-F101；discrepancies

T-65

B

1001-2303(2012)04-0087-03

2011-12-18

許 威(1979—)，女，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，博士，主要從事焊接可靠性的研究工作。