海洋平臺管線中新材料的應用解析

司紅濤

(海洋石油工程股份有限公司設計公司,天津 300451)

海洋平臺管線中新材料的應用解析

司紅濤

(海洋石油工程股份有限公司設計公司,天津 300451)

在時代飛速發展的今天,海洋石油工業發展迅猛,海上油氣開發的規模在不斷擴大,并且越來越深,對開發技術也提出了更高的要求,使用的材料也需要具備更高的性能。為了促使海上平臺生產和安全需求得到滿足,通過科學的選擇和應用新材料,可以更好的進行海上油氣深水開發。本文以某海上中心平臺為例,進行了分析和闡述,希望可以提供一些有價值的參考意見。

海洋平臺 管線 新材料

本文以某海洋平臺為例，它的中心油氣處理平臺位于本平臺西北方向50千米、水深在250米左右的海域，在亞洲屬于排名前列的海上油氣中心處理平臺；整個中心平臺集中了多項設施，實現了很多功能，如天然氣處理、天然氣增壓、深水氣田生產等，一期設計為2*34億立方米每天的天然氣處理能力，將33億立方米每天的設施平臺空間給預留了出來。外輸海底管道有30英寸左右的直徑，有24.5MPa的設計壓力，屬于超高壓氣田，平臺設計為30年的使用期限。我們將設計壓力、設計溫度以及平臺產能和使用年限等諸多因素給納入考慮范圍，在工藝管道中選擇了高強鋼鍛鋼管線。

1 設計選型

在對管線材質和管徑進行確定時，需要綜合考慮諸多方面的因素，如井口來油氣的壓力、溫度、組分以及中心天然氣年處理能力規劃等；在計算過程中，嚴格依據相關的規范和標準來進行，將管線腐蝕余量和制造公差給納入考慮范圍；最終對管道壁厚進行確定，然后采辦相關的材料。

一是管道應用系統描述：管道屬于平臺上部組塊工藝管線，對經過加壓處理的凝析油和天然氣進行連接和匯集；然后與外輸海底管道進行連接；本工藝管道有24600kpa的設計壓力，有80攝氏度的設計溫度，選擇的場合有著較高的危險度。

二是管材選定：首先是確定管徑，在確定管徑時，需要綜合考慮諸多方面的因素，如流體流量、性質、流速等。本管線對平臺處理后的油氣進行匯集，并且與20英寸外輸海底管線進行連接，這種油氣混輸管線的作用主要是總管匯集。海洋平臺空間比較狹小，總長度在25米以內，那么管線壓力降就可以忽略掉；結合平臺年處理能力規劃要求，來科學計算管道直徑。

其次是材質確定，在材質方面，我們主要是從常用的材質中選擇，如碳鋼、不銹鋼、銅鎳等。因為我們已經脫水脫硫處理過了本管道內油氣介質，因此，將本管道作為最終外輸連接管道，沒有較大的腐蝕性。對于不銹鋼和銅鎳材料，有著較高的價格，銅鎳材料還需要較長的采辦周期；因此，我們從經濟角度進行分析，決定將碳鋼材質給應用過來。碳鋼材料包括低溫碳鋼、高強度碳鋼以及普通碳鋼等幾種類型，系統有50攝氏度的操作溫度和80攝氏度的設計溫度。

2 材料采辦技術要求

一是材料出廠前檢驗要求：在材料出廠前，廠家需要對焊口、熱影響區以及母材等進行橫向和縱向的沖擊試驗，在壁厚的二分之一處進行縱向實驗。

二是材料出廠前試驗要求：因為廠家以前沒有生產過本規格的管線，那么就需要對本規格管線進行定制，結合相關的要求，我們需要對鋼管極限承載能力進行檢驗，并且將水壓爆破試驗開展下去，以便對極限應變能力進行測試。

3 現場施工工藝控制

管線施工有著較長的工藝流程，特別是管線管徑較大或者壁厚較大等，更是需要如此，如果沒有良好的控制某個環節，就會對管線整體的施工質量和進度產生影響。

一是管線下料控制：在下料排版管材的過程中，需要嚴格依據管線單管預制圖來進行，將排版圖提供出來，向施工現場下發，以便將其指導作用給充分發揮出來，這樣材料利用率可以得到提高，材料浪費問題得到有效了減少。我們聽取了廠家意見，提供的管線最大長度可以達到每根6米左右，將每道焊口4厘米的刀具寬度和加工余量給納入考慮范圍，然后結合三維圖，在加工設計的過程中，排版所有30英寸600毫米管線，并且通過項目組向供貨廠家反饋供貨長度。廠家供貨時，嚴格依據設計要求長度來進行，結合設計排版圖進行現場施工下料，實踐表明，有著較高的材料利用率。

二是管線預制安裝工藝要求：借助于車間坡口加工機來切割管線下料，結合管線焊接要求，將相應的坡口給直接切出來，在焊接之前，需要認真的打磨坡口上的毛刺和鐵銹；然后組隊進行坡口點焊工作，并且嚴格的檢驗外觀。采用氬弧焊來進行車間預制封底，然后在蓋面填充中采用埋弧焊。在含鉛，需要將電阻加熱器應用過來，預熱相應的焊接口，并且保證預熱溫度在80攝氏度以上。因為需要多層多道焊接60毫米壁厚管線，要保證層間溫度在250攝氏度以內。變送器、腐蝕探測裝置以及旁通管線等都是管線的組成部分，需要開孔焊接于管線上，在車間內需要完成開孔工作，并且仔細的清理開孔后管內的異物，避免在管線內部無法清理現場開孔時的鐵屑。

四是管線熱處理要求及控制：結合相關規范，如果管線焊接口的壁厚在20毫米以上，焊接后，熱處理工作是需要進行的，以便將焊接應力給消除掉，對焊縫組織和綜合性能等進行有效的改善；要對管線熱處理溫度嚴格控制，保證在590攝氏度到650攝氏度之間，并且進行150分鐘左右的保溫處理。在熱處理過程中，還需要對曲線圖進行繪制，并且向質量控制工程師提交曲線圖和熱處理記錄，這樣在日后可以進行檢查。

4 結語

綜上所述，在本中心處理平臺中，已經成功的預制、安裝和檢驗了本管道，并且中心處理平臺向預定位置進行運送，進行了連接和調試，如今已經得到了成功運行。在社會經濟飛速發展的今天，人們對能源有著越來越大的需求，在工程中開始應用更多的新材料、新方法和新工藝，開發了很多種能源，發揮了較大的作用。在新型材料的應用過程中，需要將材料的生產周期、施工難度以及費用成本等各個方面的因素給充分納入考慮范圍，以便促使工程需求得到有效滿足。相關人員需要不斷學習，積極研究，總結經驗，研發出來更多具有高性能的材料。

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