唐 濤

（中國石油集團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定

唐 濤

（中國石油集團海洋工程有限公司海工事業(yè)部，山東青島 266555）

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

海底管道；焊接；工藝評定

0 引言

冀東南堡油田NP1-29井組海上集輸工程的井組平臺注水水源來自人工島，而平臺生產(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，水域開闊，水深約3.4～6.6m（相對于理論深度基準面），設(shè)計要求鋪設(shè)一條從人工島到NP1-29井組平臺的注水管道，一條從NP1-29井組平臺到人工島的油氣水混輸管道。NP1-29集輸項目海底混輸管道總長約2.36 km，采用雙層管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)管為D 168.3 mm×12.7 mm無縫鋼管，材質(zhì)為X65；外管為D 323.9 mm×14.3 mm無縫鋼管，材質(zhì)為X65。NP1-29集輸項目海底注水管道總長約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無縫鋼管，材質(zhì)為X70；外管規(guī)格為D 323.9 mm×14.3 mm無縫鋼管，材質(zhì)為X65。該集輸項目最大、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)量及項目進度的關(guān)鍵。

1 焊材及焊接方法的設(shè)計

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

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。自保護藥芯焊絲熔敷速度快，焊接生產(chǎn)率高；與實芯焊絲相比，藥芯焊絲電弧軟、飛濺小、焊接工藝性能好、熔深大，成形美觀。考慮到項目現(xiàn)有的設(shè)備和工期要求，經(jīng)研究討論，針對此項目三種規(guī)格型號、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 焊接工藝評定過程

2.1 焊接工藝規(guī)程編制

在試驗之前，焊接工程師首先根據(jù)工程要求及相關(guān)標準規(guī)定編制焊件工藝規(guī)程，以指導(dǎo)整個焊接工藝評定試驗。焊接工藝評定完成后，再對焊接工藝規(guī)程進行修改，制訂項目實際焊接過程的焊接規(guī)程。焊接工藝規(guī)程中包含以下內(nèi)容： 管材等級和尺寸； 焊接材料 （焊條、焊絲、焊劑）等級、牌號及規(guī)格； 焊接方法； 坡口設(shè)計； 焊接位置； 焊接參數(shù)；焊前預(yù)熱和層間溫度。

2.2 試驗?zāi)覆暮秃覆?/h3>

此次工藝評定采用與NP1-29海底管道工程相同的材料X65和X70作試驗?zāi)覆?，屈服強度分別是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)成分和機械性能見表2。

表2 焊材的成分和機械性能

2.3 坡口設(shè)計及組對

單面焊雙面成型的對接焊，坡口開設(shè)為單邊30°， 見圖 1。

2.4 焊接工藝參數(shù) （見表3、表4）

2.5 焊縫外觀及無損檢測

試管經(jīng)外觀檢查合格后，其內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)X射線探傷達到API 1104-2001《管道及有關(guān)設(shè)施的焊接》中無損探傷驗收標準，評定合格。

3 力學(xué)性能試驗結(jié)果及分析

試驗的內(nèi)容主要是測量材料的強度、硬度、剛性、塑性和韌性等。根據(jù)NP1-29海底管道項目技術(shù)規(guī)格書以及API 1104相關(guān)標準，進行焊接工藝評定試驗，結(jié)果見表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 拉伸試驗結(jié)果 （室溫）

表6 低溫沖擊試驗結(jié)果 （-30°C）/J

試驗結(jié)果分析：拉伸試驗試樣都在母材處斷裂，抗拉強度都滿足要求；刻槽錘斷試驗斷裂面觀察結(jié)果為：斷裂面完全熔透和熔合，無氣孔和夾渣等缺陷；彎曲試樣均無裂紋出現(xiàn)；宏觀試樣的硬度都滿足要求；低溫-30°C沖擊試驗結(jié)果良好，在焊縫和熱影響區(qū)的平均值都遠遠大于NP1-29海底管道項目技術(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