海洋石油生產平臺建造中的管道施工質量管理

王玉堂，鄒方政，王玉春，尹清鋒，廉志平，何善杰(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266555)

1 海洋石油生產平臺建造的相應內容研究

隨著經濟的快速發展，對能源的需求呈現出多樣性，但是對油汽資源的需求一直沒有降低。隨著國家對海洋油汽資源開發技術的不斷提高，更進一步加快了對海洋的開發步伐。從海洋中獲取油汽資源，可以減少對陸地環境的破壞，保護陸地資源，這也順應當下國家對環保提出的要求。目前來看，利用海洋石油生產平臺開采近海中的油汽資源是應用最多的方法。結合化工行業的基本情況，可以發現，海洋石油生產平臺也是滿足化工行業生產的基礎，可以為化工行業提供生產原料，從而滿足國民生產、生活的需求[1]。

綜上所述，為了滿足海洋石油生產平臺建造時的管道施工質量，做好相關的質量管理對海洋石油生產平臺在油氣資源的開發具有十分重要的意義。

2 管道的常用材質

海洋石油生產平臺中常用的管道材質主要類型有：碳鋼、低溫碳鋼、碳鋼(鍍鋅)、銅鎳、玻璃鋼、高強鋼、雙相不銹鋼、超級雙相不銹鋼、鈦合金、不銹鋼、625合金鋼、鎳合金。

3 海洋石油生產平臺的管道施工質量依據

對每一座平臺及其配備的設施，由于承擔的功能和工藝要求各不相同，其管道的規格、材質、壁厚、壓力級別均有差異，通過設計圖紙、技術規格書、標準規范、檢驗的范圍、NDT抽檢比例、檢驗方法的了解，掌握管道的型式特點以及管道工作的具體要求，對管道質量管理工作有重要的指導作用[2]。

4 管道施工的流程及質量管理的要求

4.1 管道施工的流程

管道的施工，需要以相應設計為基礎，根據設計的基本情況，確認管道施工的相應要求，之后進行施工時，需要遵循如圖1所示的相應原則。

圖1 管線施工流程

4.2 質量管理的要求

4.2.1 驗貨

驗貨主要有管材和管件，管件包括法蘭、三通、彎頭、閥門等，檢驗時應注意以下四點[3]：

(1)管線材或管件外觀有無破損。(2)管件上的標牌、鋼印是否清晰且與合格證上一致。(3)檢查貨物合格證，并存檔備查。(4)適當抽檢材料的尺寸是否達到標準要求。

4.2.2 材質確認

管材出庫須經過材質確認后方可使用。應重點檢查管材上的標牌、鋼印、噴涂標記等標志是否清晰且與證書一致，材料才能使用。

4.2.3 材質追蹤

應重點檢查管材上的標牌、鋼印、噴涂標記等標志是否清晰且與證書一致，若管材上無標志或標志不清，對管材支架護板或其他附件如需進行材料跟蹤時，在材料下料過程中應重點檢查材料標識轉移工作，標識轉移包括尺寸、爐批號、材質等主要信息。

4.2.4 施工要求

(1)對照圖紙檢查管件的尺寸、方向、壓力等級參數是否與圖紙一致。(2)組對坡口表面不能有油污、毛刺、缺口。(3)用焊縫檢測尺測量根部間隙、角度、焊接對中偏差，一般要求如下：①根部間隙應滿足如下要求：(a)對接接頭，當管材壁厚大于等于4.5 mm時：約為3 mm；(b)當管材壁厚小于4.5 mm時，1.5 mm (誤差：+1.5 mm，-0 mm)；(c)于承插焊接頭，公母原件的軸間隙，最大應為3 mm，最小為1.5 mm。②坡口角度60°。③焊接對中偏差不能超過1.5 mm。

4.2.5 焊縫間距

(1)相鄰焊接管的縱焊縫應該相互錯開并與開孔和外部部件錯開，相鄰焊接管的縱焊縫應該至少錯開75 mm或管線的5倍壁厚取最大值；(2)管線相鄰的兩個環焊縫之間最小間距應大于管壁厚的5倍(焊趾到焊趾)；(3)管件的焊縫與其他焊縫之間的最小距離應大于管壁厚的5倍或50 mm(焊趾到焊趾)，兩者取大值[4]。

4.2.6 接頭的點焊

(1)點焊的厚度為3.2～4.8 mm和長度為12.5 mm和25.4 mm，點焊的最小數量為3個點；(2)管道直徑小于等于101.6 mm，最少三個等距的點焊；(3)管道直徑大于101.6 mm，最少四個等距的點焊。

4.2.7 法蘭預制公差要求

(1)最大允許公差為±3 mm，流量計出口為±1.5 mm；(2)長度方向最大允許公差±3 mm；(3)分支的最大公差±3 mm；(4)法蘭螺栓孔的最大允許公差為±1.5 mm；(5)法蘭面的傾斜公差為1/4或3 mm；(6)最大允許角度公差為±1°。

5 管道連接方式

海洋石油生產平臺常用管道連接方式常見主要有：焊接連接、螺紋連接、粘接連接、法蘭連接、熱熔連接、釬焊連接等。焊接連接主要應用于金屬管。

5.1 焊接連接焊接要求

(1)表面不能有油污、毛刺。(2)焊道須平滑，無咬邊，內凹等缺陷(3)單道焊縫寬度不能超過10 mm，氬弧焊收弧處必須打磨，錯皮處應有平滑過渡。

5.2 焊接連接的焊接控制

焊工必須按照焊接工程師批準的焊接工藝規程(WPS)施工，質量工程師審核焊工的資格。焊工應具備讀懂WPS并按照不同材質選用不同焊接工藝的專業技能。焊接工程師應評定多個焊接工藝規程，以備不同材質的管材焊接時選用。管工在下料和制備管端接頭形式時、焊工焊接時必須嚴格執行WPS的要求。

(1)永久性點焊必須滿足本工藝的所有技術要求。嚴禁在坡口外的區域隨意起弧。計劃將點焊縫熔入根焊縫時，必須將邊緣打磨平滑，以便于焊縫銜接。(2)背部保護氣應從根部焊道一直保持到至少第二層焊縫結束，或者熔敷6 mm的焊縫厚度，取兩者中的較厚者。(3)鎢極氬弧焊的最大焊道寬度為所使用的氣嘴內徑12 mm，取較小值。氣保焊的最大焊道寬度為所使用的氣嘴內徑15 mm，取較小值。(4)熱輸入=0.06×電壓值(V)×電流值(A)÷速度(mm/min)。對141，系數K=0.6；對136，系數K=0.8。

5.3 螺紋連接

主要應用于管端需要加工成絲扣的金屬管。

海洋石油生產平臺的管道在實際的施工過程中，有一部分管線為了便于施工和以后方便維修，且管線內部介質壓力不高，于是就采取了螺紋連接的方式。螺紋管材在加工或吊裝過程中應特別注意鍍鋅層的保護。為了獲取較好的螺紋面，可以使用套絲機或相應工具進行套絲作業，從而保證套絲的效果，螺紋表面應光滑并涂上專用潤滑油。管材上螺紋加工長度應滿足裝配，所有螺紋面應修整干凈，不允許有毛刺或剝落物且符合ASME B1.20.1。在連接前，管螺紋應徹底清潔切削面的毛刺、灰塵、油污、及其他雜物。可以使用PTFE膠帶以保證密封。但是在儀表/供用氣系統中，應使用螺紋密封膠。螺紋管不允許進行密封焊。

5.4 粘接連接

粘接連接主要應用于玻璃鋼管。玻璃鋼管在海洋石油生產平臺的管道施工過程中，能滿足耐腐蝕，減輕平臺自身的重量，具有便于施工、易于安裝、維修方便等優點，因而被廣泛應用。

5.4.1 承口和插口的打磨

(1)承口和插口粘接表面的砂紙打磨，均應在實際粘接后的2 h內完成；(2)打磨工序開始之前，必須使粘接面清潔和干燥；(3)正確打磨過的表面在繼續打磨時不變顏色；(4)粘接表面必須沿著圓周方向均勻地打磨；(5)用干燥干凈的粉塵刷將粘接表面清理干凈。

5.4.2 承口和插口的組對

(1)兩個管段之間的粘接處要標記上插深標記，管和管件之間的粘接處要標記上插深標記和水平對齊標記；(2)需在管子外表面做出標記，以便能檢查插口相對于承口的最終位置；(3)玻璃鋼管線對150 mm口徑以下的管子，裝配時插口最前端和承口最里端之間的空隙保持在30～35 mm之間，200 mm口徑及以上的管，間距維持在20～25 mm；(4)在插口處畫上插深線，可以檢查插深長度；(5)在承口和插口處都畫上水平對準線，可以檢查方向，是否水平。

5.4.3 粘合劑(膠)的準備

(1)選擇合適的型號和克數。確定粘接一道口所用的膠量；(2)粘合劑(膠)溫度應符合相應文件要求；(3)混合完后立即涂抹粘合劑(膠)。

5.5 法蘭連接

主要應用于管端需要法蘭連接的管。

所謂的法蘭連接，是在海洋石油生產平臺上按照圖紙把管段安放到指定的位置，再使兩管段上的法蘭，在不受任何外力的情況下保持自由對齊狀態。之后再在兩個法蘭間放入規定的墊片，然后再給螺栓按照力矩要求施加扭矩，保證管道中的介質不在法蘭處泄漏。為了讓法蘭連接更好地發揮其優勢，可以進行法蘭管理工作。法蘭公差要求，法蘭面平行度公差為0.8 mm，角度偏差為1.5 mm，旋轉偏差為3 mm。

(1)檢查接頭面清潔，無破口、凹進部分及其他痕跡。要特別注意接頭面上有沒有徑向痕跡；(2)需要小心地檢驗RTJ法蘭上的溝槽；(3)檢查要連接法蘭盤的直線度，兩片法蘭不負載的狀態下能否自由對中。

6 管道安裝后的要求

(1)準備管道安裝后檢查文件：預制釋放單、油漆釋放單、單管清潔釋放單、管支架釋放單、熱處理報告、試壓包。

(2)管道安裝后進行以下檢查：管道圖紙版次、坡度、焊口焊接是否完成、法蘭對中、墊片規格、螺栓/螺母等級、螺栓長度、螺栓兩端墊圈(如有要求)、法蘭跨接線、閥門型號、閥門識別碼、閥門手柄朝向、閥門流向及有要求流向的管件、“8”字盲板和工藝流程圖一致、支架和管鞋安裝位置和型號正確。

(3)管線試壓前檢查：試壓前應對壓力表、記錄儀進行確認，以保證其在檢定的有效期內，并檢查壓力表的安裝位置，一般情況下，最高和最低點各放一塊壓力表，壓力升至預定試壓壓力按試壓圖確定保壓時間，壓力不下降。同時確認試壓介質是否正確，是水還是氣，并對焊口及法蘭閥門處檢查是否滲漏。同時應記錄壓力表、壓力記錄儀的編號，現場水(奧氏體不銹鋼管線，水中氯離子的含量不能超過30 mg/L)，空氣溫度。

(4)試壓前后的清潔干燥：試壓前后都應對管道進行清潔干燥，以清除管道中殘存的雜物。試壓后水沖洗至沒有污物流出(奧氏體不銹鋼管線，水中氯離子的含量不能超過30 mg/L)，再用高壓空氣進行吹掃。為達到預期的清潔要求，需要準備容積及壓力合適的儲氣罐，使其達到特定的出氣速率。吹掃速率不能低于30 m/s到60 m/s；當吹掃大體積長距離管線系統時，吹掃壓力應逐級增加(如：0.5、1.0、1.5 kg等)；吹掃清潔前，必須移除或不安裝所有的限流孔板、流量計、渦流計、止回閥、測溫孔、取樣孔等。吹掃完成后對開口進行封堵。

(5)恢復檢查

在試壓束后，應進行管道恢復工作檢查，具體內容如下：臨時工裝等被拆除、8字盲板開關狀與工藝流程圖一致、截止閥、止回閥、控制閥等流向正確、安全閥帶有正確的銘牌和設定的起跳壓力、過濾器的流向正確、工藝孔被密封堵。

7 結語

本文結合實際情況對海洋石油生產平臺建造中的管道安裝質量控制進行研究，先分析海洋石油生產平臺的基本情況，再對具體管道不同施工階段的質量要求進行分析，確保管道在海洋石油生產平臺服務質量，滿足海洋石油生產平臺的基本需求，推動海洋能源順利健康發展。