焊接工藝評定在海洋石油工程中的作用

任凱

摘要：海洋石油建造主要包括：自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、導管架式平臺等，其主體全部為鋼結構材料構成。在保證得到較高的利潤回報的前提下，安全生產(chǎn)并得到高質量的鋼結構是海洋工程建造者追求的目標，目前海洋石油鋼結構已日益向高參數(shù)、大型化方向發(fā)展，這就對焊接結構用鋼的性能提出了越來越高的要求，因此焊接工藝評定試驗對保證鋼結構主體的安全性提供了必要的參考條件。海洋石油焊接專業(yè)在海洋工程生產(chǎn)中起著舉足輕重的重要作用。

關鍵詞：焊接工藝評定；海洋石油；石油工程

前言

海洋中蘊藏著豐富的能源，在海床底部埋藏著大量的石油和天然氣。世界各國紛紛加入到海洋石油的開采行列中，海洋石油開采事業(yè)已經(jīng)到了蒸蒸日上的時期，海洋平臺就成為了海洋石油能源事業(yè)的一個橋梁。海洋石油平臺是大型的鋼結構，在建造鋼結構的過程中，焊接技術人員的專業(yè)技術水平以及焊接操作者的實際操作能力是對鋼結構生產(chǎn)能力的重要體現(xiàn)。

一、海洋石油工程結構特點

海洋石油工程鉆井、生產(chǎn)采油結構除一部分具有一般船舶的結構形式外，主要結構特點為由各種弦桿和斜桿等組成的鋼管桁架結構，如勘探用的可移動自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、導管架式生產(chǎn)采油平臺。

1）自升式鉆井平臺結構

自升式鉆井平臺具有三個以上的可上下移動的樁腿，通過升降機構將平臺結構上升到海面以上一定高度進行作業(yè)。大多數(shù)自升式鉆井平臺為三樁腿式三角形平臺型式，其關鍵結構的樁腿起支撐平臺的作用，為減少波浪對樁腿的沖擊，多采用桁架結構。也有筒式樁腿，其管壁厚度較大，樁腿很高，其重量占整個平臺的一半。

21半潛式鉆井平臺

半潛式鉆井平臺適用于水深500m以內(nèi)的近海海域。這種平臺大都采用三根樁腿的三角形平臺。樁腿是平臺的關鍵結構，分圓柱型和桁架型兩種。

31導管架式平臺

導管架型平臺工作水深一般在十余米到200米的范圍內(nèi)（個別平臺超過300米），是海上石油開采用典型裝置。導管架是用鋼管相貫焊接而成的空間構架，結構復雜，其特點是大型管節(jié)點、管相交的節(jié)點（T、K、Y節(jié)點）結構較多。一般作為淺海地區(qū)生產(chǎn)、采油平臺，對于淺海地區(qū)確定具有較大儲量的地區(qū)也可作為鉆井平臺。導管架平臺是目前世界上使用最多的一種平臺。從設計理論和建造技術來衡量，它都是一種最成熟和最通用的平臺型式。

二、焊接工藝評定概念

焊接工藝評定最終通常是以一份完整的報告形式體現(xiàn)，它包括了：焊接技術參數(shù)、無損檢驗報告、力學性能報告、母材材質證書、焊材材質證書等。焊接工藝評定報告（PQR）是焊接工藝規(guī)程（WPS）的支持性依據(jù)，焊接工藝評定是一個重大的焊接實踐過程，通過焊接試驗來驗證，所提出的焊接方法、焊接材料、經(jīng)過焊接后是否滿足產(chǎn)品驗收標準。一套完整的焊接工藝評定試驗主要流程應包括焊接工藝評定方案一工藝評定試驗計劃一工藝評定試驗建議程序一試件準備一試件組對焊接一無損檢驗一式樣加工一力學性能試驗一試驗報告。

三、焊接工藝評定必要性和重要性

在許多重要的大型的鋼結構焊接中，對于焊接接頭的要求都是十分嚴格的，其中接頭基本原則上是按母材與焊材等強設計，焊接接頭的強度減弱或韌性，機械性能不足會導致鋼結構提前失效，甚至造成災難性的后果。特別是海洋石油鋼結構處于被含鹽的大氣包圍特殊的環(huán)境中，其對焊縫接頭的金相組織，抗腐蝕性，耐疲勞性，沖擊韌性要求特別嚴格，在模擬鋼結構實際生產(chǎn)環(huán)境中所做的實驗，對于鋼結構安全質量評估有著重要的意義。海洋石油鋼結構制造標準，被世界上許多國家所采用，已成為世界公認的具有權威性的標準，是目前世界上海洋石油生產(chǎn)較科學，較完整，較合理，較系統(tǒng)的焊接工藝評定標準。在一些國家，一些特殊的重要的制造領域焊接工藝評定已成為重要的執(zhí)行性法規(guī)和規(guī)程被強制性執(zhí)行。

四、焊接工藝評定成功案例

由于海洋石油工程對焊接質量要求極為嚴格，很多情況下國產(chǎn)焊材達不到指定的技術要求或者根本沒有類似的產(chǎn)品，這時不得不采用可以滿足技術要求的進口焊材?？傮w而言，我們現(xiàn)階段選用的幾家國際大型焊材制造商（如美國林肯、美國合伯特、日本神鋼等）的產(chǎn)品品質確實過硬，這是國產(chǎn)焊材所不能比擬的。進口焊材雖然品質好，但是它們的價格卻高的驚人，往往是同類別國產(chǎn)焊材的數(shù)倍『2，進口焊材的應用無疑給項目帶來了成本上的增加。同時由于進口焊材訂貨周期長，為保證工程項目施工不受進口焊材的影響，不得不保持一定的庫存量，占用了公司部分資金，有時庫存量不足且新購的焊材尚未到貨時甚至會影響到工程項目的順利進展，或訂貨周期根本無法滿足項目進度要求。在這樣的情況下如能通過焊接工藝評定試驗測試，實現(xiàn)進口焊材的國產(chǎn)化，則可以一方面降低公司生產(chǎn)成本、減少庫房壓力和焊材資金占用率，另一方面還能降低對進口焊材的依賴程度。

五、結語

焊接工藝評定是驗證焊接工藝是否適當和合理的測試方式。通過相應的焊接工藝評定試驗，不僅能夠驗證焊接工藝的合理性及可操作性，為鋼結構的安全提供依據(jù)，同時也可以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，取得更大的經(jīng)濟效益。