海底管道焊接技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)策分析

王東健,商獻(xiàn)嶺,劉海東　　（海洋石油工程股份有限公司,天津　300461）

海底管道焊接技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)策分析

王東健,商獻(xiàn)嶺,劉海東
（海洋石油工程股份有限公司,天津300461）

近年來(lái)，隨著海上油田的不斷開(kāi)發(fā)和利用，海底管道在石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。海底管道的焊接技術(shù)成為了海底管道施工中的重要技術(shù)指標(biāo)。本文從海底管道的優(yōu)缺點(diǎn)及分類(lèi)、海底管道焊接技術(shù)的現(xiàn)狀、海底管道焊接施工的標(biāo)準(zhǔn)和提高海底管道焊接技術(shù)的對(duì)策四個(gè)方面對(duì)海底管道焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及對(duì)策進(jìn)行了分析。

海底管道；焊接技術(shù)；現(xiàn)狀及對(duì)策

0　引言

海底管道是連續(xù)輸送大量油（氣）最安全、經(jīng)濟(jì)可靠和快捷的運(yùn)輸方式，是海上油（氣）田生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。海底管道的施工具有以下特點(diǎn)：施工環(huán)境復(fù)雜多變、施工投資大、施工組織復(fù)雜和施工質(zhì)量要求高等。海底管道的施工中，焊接技術(shù)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。海底管道焊接技術(shù)對(duì)海底管道施工的質(zhì)量具有重要的影響。本文重點(diǎn)對(duì)海底管道的焊接技術(shù)進(jìn)行了探討，分析了海底管道焊接技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)提高海底管道焊接技術(shù)給出了相應(yīng)的對(duì)策。

1　海底管道的優(yōu)缺點(diǎn)及分類(lèi)

1.1海底管道的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。海底管道的輸送是連續(xù)進(jìn)行的，受環(huán)境的影響極小，幾乎不受環(huán)境的影響。油輪接運(yùn)不及時(shí)和海上儲(chǔ)油設(shè)施的容量限制對(duì)油田的產(chǎn)量會(huì)造成影響，但是不會(huì)影響到海底管道的油（氣）輸送。因此，海底管道的運(yùn)油能力大，輸油效率較高，而且海底管道的建設(shè)工期短、操作費(fèi)用低、管理方便。

（2）缺點(diǎn)。海底管道由于埋設(shè)在海底的土壤中，因此維修和檢查比較困難，所需要耗費(fèi)的資金較多，維修成本高。

1.2海底管道的分類(lèi)

海底管道的分類(lèi)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行劃分：

（1）輸送介質(zhì)。按輸送介質(zhì)的不同，可以劃分為海底輸氣、輸油、輸水和油氣混輸?shù)取?/p>

（2）結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可以分為單層管道和雙層保溫管道。

（3）工作范圍。按工作范圍的不同，可以分為油（氣）外輸管道和油（氣）集輸管道[1]。

2　海底管道焊接技術(shù)的現(xiàn)狀

海底管道鋪設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是管道焊接施工。海底管道焊接技術(shù)直接決定著海底管道鋪設(shè)的效率和鋪設(shè)的質(zhì)量。我國(guó)海底管道焊接的技術(shù)由原先的焊條電弧焊向下立焊工藝發(fā)展為現(xiàn)在的全自動(dòng)焊工藝和半自動(dòng)焊工藝，并且已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。針對(duì)不同口徑的管線施工，所采用的焊接技術(shù)不同。

小口徑的管線施工，通常所使用的焊接方法是：纖維素下向立焊打底和藥芯焊絲自保護(hù)焊填充蓋面、纖維素下向焊打底和手工焊填充蓋面等。這些焊接技術(shù)適用于小口徑的管線施工。對(duì)于雙壁管的外管組對(duì)和小口徑管線均使用對(duì)口器組隊(duì)進(jìn)行施工。中大口徑的管線施工，通常所使用的方法是STT下向打底加自動(dòng)焊填充蓋面、自動(dòng)焊打底加自動(dòng)焊填充蓋面等。這些方法需要在對(duì)坡口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)將坡口設(shè)計(jì)成復(fù)合坡口。對(duì)于大口徑管線的組隊(duì)，一般采用內(nèi)對(duì)口器組隊(duì)施工[2]。

3　海底管道焊接施工采用的標(biāo)準(zhǔn)

確保整條海底管線運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，是保障海底管道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提和基礎(chǔ)。因此，在海底管道施工中，對(duì)管材的設(shè)計(jì)、選擇、焊接、預(yù)制和防腐等需要遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。海底管道焊接，常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是NDV-0S-F101和API?1104，這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海底管道焊接具有特殊要求。海底管道的焊接要根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，符合相應(yīng)的規(guī)范。

4　提高海底管道焊接技術(shù)的對(duì)策

根據(jù)對(duì)海底管道焊接技術(shù)的研究，我們提出了以下海底焊接的新技術(shù)，作為提升海底管道焊接技術(shù)的對(duì)策。這些新技術(shù)主要包括：激光焊接技術(shù)、水下焊接技術(shù)和水下密封與封堵技術(shù)，從這三個(gè)方面對(duì)提升海底管道焊接技術(shù)進(jìn)行分析。

4.1激光焊接技術(shù)

激光焊接在本世紀(jì)得到了廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是最有前景的一種焊接方法。國(guó)內(nèi)和國(guó)外對(duì)激光焊接技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。近年來(lái)，大功率光纖傳導(dǎo)激光器技術(shù)的不斷進(jìn)步使得激光焊接技術(shù)具備了一定的工程實(shí)用性。英國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)研制出了一種采用激光-熔化極復(fù)合熱源的海底管道焊接技術(shù)。這種焊接技術(shù)能提高焊接的速度，增大組對(duì)誤差的適應(yīng)性，焊接完全，不會(huì)產(chǎn)生焊接縫隙和缺陷[3]。

4.2水下焊接技術(shù)

電弧焊根據(jù)燃燒環(huán)境的不同，可以分為局部干式焊接、濕式焊接和干式焊接三種。海底管道的焊接環(huán)境與陸地焊接不同，它是在海底進(jìn)行的。干式焊接無(wú)法在水下進(jìn)行，而濕式焊接的能見(jiàn)度較差。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)海底焊接技術(shù)進(jìn)行了研究，并取得了一定的效果，采用的焊接方法是M IG填絲。M IG焊接技術(shù)具備高熔率、低氫，適合在水下2500米的條件下施工。

4.3水下密封與封堵技術(shù)

在對(duì)海底管道損壞的情況和位置進(jìn)行掌握之后，如果要采用水下干式維修的方法對(duì)損壞的管道進(jìn)行更換，就必須要在焊接施工之前完成管道封堵，這樣做的目的是避免管道內(nèi)的介質(zhì)與干式艙中的氣體互相串動(dòng)，對(duì)焊接的環(huán)境造成破壞。封堵施工對(duì)空間的要求較大，因此封堵作用通常在水下環(huán)境中進(jìn)行。對(duì)管道的維修工作完成后，封堵器一般會(huì)暫時(shí)留在管道內(nèi)，依靠輸壓力從遠(yuǎn)端將封堵器推出或者擊碎后推出去，禁止卡堵的情況發(fā)生，確保管道內(nèi)的暢通。通過(guò)多次的試驗(yàn)，封堵時(shí)的壓差為0.1MPa，將封堵器做成柱狀，采用聚氯酯材料，通過(guò)封堵器與適當(dāng)過(guò)盈配合來(lái)進(jìn)行封堵[4]。

5　結(jié)語(yǔ)

海洋石油開(kāi)發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)海底管道施工的技術(shù)提出了更高的要求。對(duì)海底管道施工技術(shù)，尤其是海底管道焊接技術(shù)的研究一直是海底管道施工技術(shù)創(chuàng)新中的重點(diǎn)內(nèi)容。通過(guò)多年的實(shí)踐，我國(guó)海底管道施工的焊接、組對(duì)和檢測(cè)等工序已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。在海底管道的施工中，為了提高施工的質(zhì)量和效率，對(duì)施工技術(shù)的要求隨之提高了。海底管道焊接技術(shù)代表了海底管道施工的整體水平，在海底管道施工中具有重要的意義。研發(fā)出生產(chǎn)效率高、技術(shù)性能好和性能高的自動(dòng)焊接技術(shù)是海洋管道焊接技術(shù)的主要發(fā)展方向。

[1]鄭樹(shù)森.海底管道焊接技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].金屬加工,2014,89(10):109-110.

[2]孫亮,宋元麗,翟春林.淺談灘海海底管道焊接技術(shù)[J].海洋工程焊接技術(shù)專(zhuān)輯,2014,67(20):780-782.

[3]張秀榮.灘海海底管道焊接技術(shù)[J].機(jī)械加工,2014,56(28):267-268.

[4]李春潤(rùn).海底管道焊接技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].金屬加工,2014,90(12):289-290.