海管裝配組對找正焊接工藝探討

路連祥

海洋石油工程股份有限公司/技術服務分公司 天津 300452

海洋石油開發始于20世紀40年代，隨著時代的發展，過去，FPSO油輪用于連接采油平臺。原油被運到FPSO油輪上，然后被運到陸地上。一個平臺組需要配備幾艘油輪，運輸成本很高。為了節約成本，在海底鋪設輸油管道被廣泛采用。由于輸油管道是中間帶保溫層的雙層管道，起到保溫作用，有利于原油的流動，外管對內管起到保護作用。為了防止泄漏，對海上管道的焊接提出了更嚴格的要求。海底管道在工廠焊接時，是一條長12m的雙層管道，如果在海上焊接，需要鋪設管道船、拖船、起重船等許多輔助設施。如果將海上焊接工作量的一半用于陸上焊接，將節省大量成本。自2013年起，本公司每年焊接海底管線近百公里。在海洋管道焊接中，最具挑戰性的工作是兩條對接管道的裝配找正，并在施工找正過程中保證環焊縫的間隙[1]。

1 管道很難對齊

海底管道為雙層管道。本公司焊接的管道多為普通保溫海底管道和混凝土保溫海底管道。這兩種海底管道的焊接需要內管對焊和外管對焊。對于焊接施工，我廠技術成熟，但海底管道焊接前的組裝確實是一個難點。縮短裝配時間可以提高海底管道的完工時間，保證海底管道的焊接質量。可以看出，海底管道組裝時，內管外徑的距離不應超過2-4mm。根據鋼管焊接標準，管道對焊錯邊不大于管壁厚度的10%，且不大于1.5mm。本工程海底管道壁厚14.3mm，錯邊一般不超過1.43mm。傳統的方法是用對中裝置強制對一對管槽進行對中，使裝配好的管子之間的間隙小于所需的2-4mm，需要經常用起重機進行調整，費工費時，影響海底管道的輸送周期。現通過改進對中工藝，調整了管接頭的使用順序，大大提高了生產效率，縮短了海底管道的交貨期。

2 管道組對焊接施工工藝

海管進廠采用陸路運輸。在運輸過程中，由于支點的位置和陽光的照射，海管會發生變形，影響對中[2]。

2.1 海底管道夾具的對準

本公司焊接的海底管道一般需要兩個滾輪支架（以下簡稱滾輪支架），即每對海底管道需要四個滾輪支架。其中，只有一個輥為主動輥，其余三個輥為從動輥。每輥表面裝有橡膠，輥與海管之間有摩擦，通過摩擦帶動海管轉動。四個滾輪依次放置在支架上，并根據海底管道的長度調整間距。用兩根外徑相同的鋼管，其外徑與海管外徑相近，放在架輥上，然后拉鋼絲進行調整。需要拉兩根鋼絲，一根在管道正上方，另一根在管道側面，與上部鋼絲成90°。這樣可以保證鋼管上下左右兩側的直線度，保證兩根鋼管在同一軸線上。測量上鋼絲與鋼管外徑的垂直距離，每根鋼管測量3點，調整底座托輥使2鋼管外徑與上鋼絲的垂直距離相等。然后測量側面鋼絲與鋼管外徑的距離，通過調整支架使距離相等。此時，兩根鋼管在同一軸線上。然后四個滾柱是同心的。調整同心度的目的是減小對接后海底管道的旋轉阻力。但理論上，如果將海底管放在支撐輥上，待海底管同心后即可進行焊接作業。但由于海底管道為旋轉焊接，需要電機帶動主動支承輥帶動海底管道旋轉。如果海底管的外圓度不好，可能是主動托輥與海底管外徑接觸不良，所以主動托輥處于同軸位置，在底座的基礎上提升5-8mm。實踐證明，該方案是可行的。用鋼絲拉線找正測量上部鋼絲與鋼管外徑的垂直距離時，必須考慮鋼絲的下垂。下垂度的計算公式為y=ρL1（l-L1）/2m，（1）其中y為計算點的下垂度，m；ρl為鋼絲的線質量，kg/m；L1為計算點到參考點的距離，m；l為兩端參考點之間的距離，m；m為鋼絲的重量。

2.2 海底管線組的找正

應按傳統方法進行，將海底管線的一側放在卷筒上。然后，起重機被用來提升另一條海底管道。當靠近放置的海底管道時，兩個人站在兩個海底管道組的對側，并將楔子插入組中。此時，楔塊的厚度為2.5mm。然后，起重機放下海底管道，安裝對口管并擰緊。從流程上看，這一流程是可行的，但在實際實施過程中，運營商需要反復調整海底管線以滿足要求。第二根海管放在滾筒上時，兩管對中間隙未保持2.5mm，錯邊量超出范圍。海底管道有自己的重量和長度。由于露天放置時受風和陽光的影響，會引起海底管道的變形。當海底管道的軸線放在滾筒上時，它是一條柔性線，不會是一條直線。因此，當起重機將海管放在架子輥上時，外力被消除，組的間隙不符合我們的要求。由于放置在主動托輥上的海管被提升5-8mm，因此降低的海管和主動齒條輥的錯誤側的量是不可控的。如果上對口具有調整兩個海管的功能，如果誤差超過對口的極限，此時不能調整兩個海管。吊海管，重新找正，重復，直到間隙和組錯邊符合要求為止。根據以往的施工經驗，本公司找到了一種簡單的方法來進行海管組的找正。首先，設計了一個楔塊，在楔塊表面打上刻度，每個刻度之間的差值為0.5mm。每個刻度對應的楔塊厚度等于刻度值，刻度一般為1.5-8.0mm。壓路機上放置一根海管，其中一根為主動架壓路機。另一根吊起的海管在滾輪上與海管之間沒有任何間隙或有間隙，但不能超過要求的溝槽間隙。此時，安裝對接接頭，但對口不能完全緊固。此時，起重機降低海管并將吊點移動到距離海管一端1/3的長度。

3 結語

介紹了海底管線組對中焊接工藝，為今后海底管線陸上工程提供參考。在今后的生產過程中，我們將對焊接工藝進行研究，提出更好的方案，提高焊接水平和質量，提高工作效率。