NP1-29海底管道焊接工藝評(píng)定

唐 濤

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司海工事業(yè)部，山東青島 266555）

NP1-29海底管道焊接工藝評(píng)定

唐 濤

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司海工事業(yè)部，山東青島 266555）

針對(duì)冀東南堡油田NP1-29海底油氣水混輸管道和注水管道項(xiàng)目，基于中石油海洋工程有限公司首次承攬海底管道項(xiàng)目，為滿足項(xiàng)目建造要求，需要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。 文章從焊材及焊接方法的設(shè)計(jì)、焊接工藝評(píng)定過(guò)程、力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析方面介紹了NP1-29海底管道焊接工藝評(píng)定工作。 評(píng)定結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以運(yùn)用于類似項(xiàng)目的建造，以達(dá)到縮短工期、節(jié)約成本的效果。

海底管道；焊接；工藝評(píng)定

0 引言

冀東南堡油田NP1-29井組海上集輸工程的井組平臺(tái)注水水源來(lái)自人工島，而平臺(tái)生產(chǎn)的油、氣、水輸往人工島。NP1-29井組至人工島海底管道海區(qū)地形變化較小，水域開(kāi)闊，水深約3.4～6.6m（相對(duì)于理論深度基準(zhǔn)面），設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)一條從人工島到NP1-29井組平臺(tái)的注水管道，一條從NP1-29井組平臺(tái)到人工島的油氣水混輸管道。NP1-29集輸項(xiàng)目海底混輸管道總長(zhǎng)約2.36 km，采用雙層管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)管為D 168.3 mm×12.7 mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為X65；外管為D 323.9 mm×14.3 mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為X65。NP1-29集輸項(xiàng)目海底注水管道總長(zhǎng)約2.45 km，平管段采用單層管結(jié)構(gòu)，管規(guī)格為D 168.3 mm×19.1 mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為X70；立管部分采用雙層管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管規(guī)格為D 168.3 mm×19.1 mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為X70；外管規(guī)格為D 323.9 mm×14.3 mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為X65。該集輸項(xiàng)目最大、最關(guān)鍵的工作是鋪管船上的焊接，高效的焊接是鋪管質(zhì)量及項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)鍵。

1 焊材及焊接方法的設(shè)計(jì)

由于手工焊效率較低，半自動(dòng)焊不能打底但是效率高，為了提高鋪管的效率，該項(xiàng)目采用手工焊打底和熱焊、半自動(dòng)填充和蓋面的焊接工藝。將兩種焊接方法結(jié)合起來(lái)，保證工程進(jìn)度。

目前，管道焊接多采用立向下焊的方法。立向下焊采用高纖維素型焊條焊接，工藝性能好、熔渣量少，且吹力較大， 防止了熔渣和鐵水的下淌， 而且有較大的熔透能力和較快的熔敷速度，在各種位置單面焊雙面成形效果好， 適于根焊和熱焊。自保護(hù)藥芯焊絲熔敷速度快，焊接生產(chǎn)率高；與實(shí)芯焊絲相比，藥芯焊絲電弧軟、飛濺小、焊接工藝性能好、熔深大，成形美觀。考慮到項(xiàng)目現(xiàn)有的設(shè)備和工期要求，經(jīng)研究討論，針對(duì)此項(xiàng)目三種規(guī)格型號(hào)、兩種材質(zhì)的管道，考慮采用表1的焊材及焊接方法。

表1 焊接材料及方法

2 焊接工藝評(píng)定過(guò)程

2.1 焊接工藝規(guī)程編制

在試驗(yàn)之前，焊接工程師首先根據(jù)工程要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定編制焊件工藝規(guī)程，以指導(dǎo)整個(gè)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。焊接工藝評(píng)定完成后，再對(duì)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行修改，制訂項(xiàng)目實(shí)際焊接過(guò)程的焊接規(guī)程。焊接工藝規(guī)程中包含以下內(nèi)容： 管材等級(jí)和尺寸； 焊接材料 （焊條、焊絲、焊劑）等級(jí)、牌號(hào)及規(guī)格； 焊接方法； 坡口設(shè)計(jì)； 焊接位置； 焊接參數(shù)；焊前預(yù)熱和層間溫度。

2.2 試驗(yàn)?zāi)覆暮秃覆?/h3>

此次工藝評(píng)定采用與NP1-29海底管道工程相同的材料X65和X70作試驗(yàn)?zāi)覆模?qiáng)度分別是448 MPa和483 MPa。焊條和焊絲都選用林肯PIPELINER 6P+ （φ 3.2 mm）、 PIPELINER 8P+ （φ 4.0 mm）、 PRIMACORE SW-88P （φ 2.0 mm）， 焊條和焊絲的化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表2。

表2 焊材的成分和機(jī)械性能

2.3 坡口設(shè)計(jì)及組對(duì)

單面焊雙面成型的對(duì)接焊，坡口開(kāi)設(shè)為單邊30°， 見(jiàn)圖 1。

2.4 焊接工藝參數(shù) （見(jiàn)表3、表4）

2.5 焊縫外觀及無(wú)損檢測(cè)

試管經(jīng)外觀檢查合格后，其內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)X射線探傷達(dá)到API 1104-2001《管道及有關(guān)設(shè)施的焊接》中無(wú)損探傷驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定合格。

3 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)的內(nèi)容主要是測(cè)量材料的強(qiáng)度、硬度、剛性、塑性和韌性等。根據(jù)NP1-29海底管道項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書以及API 1104相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5和表6。

表3 焊接工藝參數(shù) （一）

表4 焊接工藝參數(shù) （二）

表5 拉伸試驗(yàn)結(jié)果 （室溫）

表6 低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果 （-30°C）/J

試驗(yàn)結(jié)果分析：拉伸試驗(yàn)試樣都在母材處斷裂，抗拉強(qiáng)度都滿足要求；刻槽錘斷試驗(yàn)斷裂面觀察結(jié)果為：斷裂面完全熔透和熔合，無(wú)氣孔和夾渣等缺陷；彎曲試樣均無(wú)裂紋出現(xiàn)；宏觀試樣的硬度都滿足要求；低溫-30°C沖擊試驗(yàn)結(jié)果良好，在焊縫和熱影響區(qū)的平均值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NP1-29海底管道項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書的要求。

Welding Process Assessment of NP1-29 Subsea Pipeline

TANG Tao（Offshore Engineering Fabrication&Construction Division of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266555,China）

NP1-29 subsea multiphase pipeline and water inject project,as the first time for China National Petroleum Engineering Co.to undertake subsea pipeline project,needed carrying out the welding process assessment in order to satisfy the project construction requirements.In this paper,the design of welding material and welding method,course of welding process assessment,mechanical performance testing and result analysis of NP1-29 subsea pipeline are described.It indicates that the assessment results are in compliance with related code and can be applied to similar projects to reach the aims of reducing construction period and saving costs.

subsea pipeline;welding;process assessment

TE973.3

B

1001－2206（2011）增刊－0025－03

唐 濤 （1984-），男，湖北監(jiān)利人，助理工程師，2007年畢業(yè)于吉林大學(xué)材料成型及控制專業(yè)，現(xiàn)從事海洋石油工程焊接技術(shù)工作。

2011-08-10