淺談海底液飛纜維修工藝

賈磊

摘 要：液飛纜作為水下采油樹的主要控制系統(tǒng)臍帶纜的組成部分之一，對采油樹的開、關(guān)和鎖緊、解鎖等功能實現(xiàn)遠程控制，本文主要講述了液飛纜從最初的調(diào)研、技術(shù)攻關(guān)和最后驗收等過程控制。

關(guān)鍵詞：采油樹；液飛纜；修復(fù)

1 液飛纜修復(fù)需要探討和解決的幾個關(guān)鍵問題

1.1 材料替代

經(jīng)權(quán)威的元素分析儀測定，海底液飛纜的原件單向閥與原管件材質(zhì)元素中主要元素含量為：鎳13.1、鉻25.5、鉬2.03、錳4.88及其微量元素；聯(lián)接接頭中主要元素含量為鎳6.8、鉻25.5、鉬5.37、錳1.09及其微量元素。經(jīng)實踐超級雙相不銹鋼UNS S32750/SAF2507和UNS S20910/Nitronic50在元素含量及其性能上可以替代原液飛纜的聯(lián)接接頭和原管件；其中SAF2507合金由25%鉻，4%鉬和7%的鎳構(gòu)成的超復(fù)式不銹剛。其執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASTM A240，它的強度及抗腐蝕能力較強，其中抗拉強度不小于800MPa，屈服強度不小于不小于550 MPa，主要用于化學(xué)加工、石油化工和海底設(shè)備。它具有較強的抗氯化物腐蝕能力，較高的導(dǎo)熱性和較低的熱膨脹系數(shù)。較高的鉻、鉬及鎳含量使它具有很高的抗斑蝕、裂縫及一般腐蝕的能力；另一種UNS S20910/Nitronic50作為一種由22%鉻，4%鉬和13%的鎳構(gòu)成的奧氏體不銹鋼，其抗腐蝕性能優(yōu)于316、616L、317和317L，且室溫下屈服強度幾乎是它們的兩倍。該鋼種在高溫及零下的溫度中都具有非常好的機械性能。綜上所述，該材料滿足使用要求。

1.2 焊接工藝制定

1.2.1 焊條條件

選用AWS A5.9 ER2594焊條，氬氣保護中進行，并進行自循環(huán)水冷，維持焊縫周邊溫度低于150攝氏度。

1.2.2 焊接接頭形式

角接接頭。

1.2.3 工藝參數(shù)

采用GTAW（氬弧）焊接方法；焊接時要在坡口內(nèi)引弧，焊接操作上盡量控制最小的熔合比，減少母材的熔入量；層（道）間溫度應(yīng)在坡口內(nèi)測量，層（道）間溫度應(yīng)控制在150℃以下；焊接過程中，管內(nèi)應(yīng)充氬氣保護，至少前3道焊縫必須保護，氬氣純度>99.99%；定位焊時與正式焊接工藝相同；每段定位焊縫應(yīng)不短于25mm；焊縫余高不超過3mm，比坡口每側(cè)增寬不超過3mm；焊后，焊縫及熱影響區(qū)的表面飛濺等應(yīng)去除，并用不銹鋼刷徹底刷干凈；管子表面如果發(fā)生電弧灼傷，用砂輪打磨，并采用滲透檢查；如果打磨后壁厚不應(yīng)小于規(guī)定的最小壁厚，受傷部位鋼管需割除。

1.2.4 焊后處理

焊后應(yīng)在氬氣保護下自然冷卻，并在鹽酸中清洗焊縫。

2 液飛纜修復(fù)的過程介紹

①接頭修復(fù)加工。將單向閥的原焊口斷裂處加工平整，并加工內(nèi)孔至原尺寸；

②單向閥的試壓（單個）。a制造試壓工裝，所有與閥體接觸的工裝都選用不銹鋼制造；b對12個單向閥進行水壓試驗，壓力為10000 PSI；裝配扣壓接頭，經(jīng)檢查無誤后實施試驗扣壓；把扣壓好接頭的管段，用連管接頭連接到試壓設(shè)備進行壓力試驗，第一步：加壓至2000PSI，穩(wěn)壓15分鐘后，第二步：再加壓至2000PSI，再穩(wěn)壓15分鐘，直至升至最終壓力10000PSI，穩(wěn)壓5小時，觀察壓力的變化；c經(jīng)過試壓后，能夠滿足壓力，沒有泄漏的，可以確定該單向閥能夠滿足使用；

③單向閥的修理替代（防止單向閥經(jīng)試壓后不能滿足修復(fù)使用要求）。a解剖單向閥以及防護帽各一個，對相關(guān)零配件進行研究，測量相關(guān)尺寸；b對解剖的防護帽按單向閥的相關(guān)尺寸進行加工，主要是加工錐面以及內(nèi)卡環(huán)槽，對加工后的工件進行裝配，最終落實尺寸是否能夠滿足替代要求；

④接頭焊接。將過渡接頭焊在單向閥的接口上，在整個焊接過程中，制造兩套專用控制焊接溫度的水循環(huán)冷卻工具和氣體保護工具，并用激光測溫儀對整個焊接過程的溫度進行監(jiān)控，溫度控制在110度左右，確保焊接的質(zhì)量；

⑤鈍化。用酸洗液對焊縫進行酸洗鈍化；

⑥組對，確定尺寸。把已焊好的單向閥按原記號安裝好，然后把新彎制好的管子按原樣安裝好，并讓與單向閥連接的一端連接到單向閥上，另一端套上新加工好的接頭，并和原管體搭接確定管子的具體尺寸，對每條管子做好尺寸記號；

⑦焊接。a分離組對的管子和單向閥，把每根彎制好的管子和接頭進行焊接，焊接要求按焊接工藝，做好氬氣氣體焊接的保護，確保焊接質(zhì)量；b把焊好的管子按原樣安裝好，并讓每根管子按編號和原管體對接好，并點焊牢固，然后又把它們拆離，以便焊接；c按焊接工藝要求對每條管子做好氬氣氣體焊接的保護，確保焊接質(zhì)量；d把焊好的管子從最底層開始安裝并和對應(yīng)的單向閥接口逐條組對焊接好，焊完一條再組對另一條，這樣方便焊接；在焊接過程中，用專用工具頂開單向閥，做好氣體保護焊接，確保焊接質(zhì)量；

⑧管與管的焊口探傷。對所有焊接口進行滲透檢測，并經(jīng)由檢測公司出具權(quán)威的報告；

⑨鈍化。對所有焊口進行酸洗鈍化。

3 結(jié)束語

臍帶纜作為采油樹的控制系統(tǒng)的一部分，其維修在國內(nèi)尚屬于零星產(chǎn)業(yè)，隨著海洋石油981向深水進軍的大背景下，國內(nèi)除了需要研究和學(xué)習(xí)國外先進海洋水下井口設(shè)備和采油技術(shù)，也需要完善和成型海洋水下設(shè)備的維修產(chǎn)業(yè)。

參考文獻：

[1]張亮主.深水油田立式水下采油樹安裝操控作業(yè)[J].石油鉆采工藝，2012（s1）：117-120.

[2]陳祝年等.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.