中海油田服務股份有限公司 蔡衛(wèi)明 吳新勝

海上固定平臺模塊鉆機結(jié)構(gòu)建造檢驗

中海油田服務股份有限公司 蔡衛(wèi)明 吳新勝

一、開工前檢查項目

海上固定平臺模塊鉆機是開發(fā)海上油氣田的重要設(shè)備，是指布置和安裝在生產(chǎn)平臺上的，需要依據(jù)或部分依靠固定式生產(chǎn)平臺支持的模塊式鉆井裝置。海上固定平臺模塊鉆機坐落在生產(chǎn)平臺導管架的上層甲板，其結(jié)構(gòu)建造應包括以下模塊： 動力模塊（PM）、 泥漿模塊（DSM）、鉆井設(shè)備模塊（DES）、 散裝罐模塊（P – TANK）。

在開工前，要對模塊鉆機進行施工圖紙的審查，焊工考試、無損檢測人員的資格認可，焊接工藝、制造組裝工藝、建造檢驗程序、無損檢測工藝、涂裝工藝的審核以及檢測設(shè)備的認可。

1. 施工圖紙的審查。設(shè)計施工圖紙的審查項目包括：結(jié)點號、桿件號、桿件尺寸及相關(guān)位置。所選用的材料類型是否與基本設(shè)計相同，結(jié)構(gòu)焊縫的布置是否滿足相應的規(guī)范、標準等。

2. 焊工考試。建造開工前，船級社應按照《焊工考試規(guī)則》或被認可的考試標準，對從事焊接工作的焊工進行考試。經(jīng)考試合格后，由船級社簽發(fā)焊工資格證書，持有證書的焊工方可上崗從事證書所注明級別的焊接工作。對已持有焊工證書的，但已連續(xù)6個月未從事證書所注明的焊接工作的焊工，則應在其重新工作前，先焊一塊在本人證書規(guī)定科目中最難焊接的試件，經(jīng)檢查符合《焊工考試規(guī)則》要求后，方可繼續(xù)從事焊接工作。

3. 無損檢測人員的資格認可。為保證焊接質(zhì)量，制造/建造單位應具有一定數(shù)量的無損檢測人員。無損檢測的方法主要有射線（RT）、超聲（UT）、磁粉（MT）、滲透（PT）。開工前，由船級社按《無損檢測人員資格認可規(guī)則》對從事此項工作的人員進行資格認可考試。無損檢測人員的技術(shù)資格分為3個等級：Ⅰ級為初級，Ⅱ級為中級，Ⅲ級為高級。經(jīng)考試合格后，由船級社無損檢測人員資格認可委員會簽發(fā)相應等級和種類的無損檢測人員資格證書，持有Ⅱ級證書以上（包括Ⅱ級證書）的人員，才能獨立從事證書所載的各類探傷檢測工作和簽署無損檢測報告。

4. 焊接工藝認可。模塊鉆機的結(jié)構(gòu)焊接所采用的焊接工藝，應通過焊接工藝認可試驗來保證其工藝的適用性與可靠性。對焊接工藝認可試驗主要包括下列內(nèi)容：鋼材的鋼種、鋼級的厚度、交貨狀態(tài)；焊接材料（焊條、焊絲和焊劑）等級、牌號和規(guī)格；坡口的設(shè)計及加工要求；焊道布置及焊接次序；焊接位置（平焊、橫焊、立焊、仰焊）；焊接參數(shù)（焊接電流、焊接電壓和焊接速度等）；焊接設(shè)備的型號和特征參數(shù)；焊前預熱、層間溫度、焊后熱處理的要求等；防止產(chǎn)生層狀撕裂的工藝措施等。

焊接工藝認可試驗所用的鋼材與模塊鉆機所用的鋼材必須是同一鋼廠、同一鋼級并經(jīng)檢驗部門檢驗合格的產(chǎn)品。試件的數(shù)量及加工方法、試驗的類型、試驗的條件及試驗要求等，根據(jù)不同的位置，依其形式、厚度而定。根據(jù)認可試驗的結(jié)果，建造/制造單位須編制詳細的焊接工藝規(guī)程，并送交檢驗方審核，其內(nèi)容與前述的焊接工藝認可試驗一致。

工藝認可試驗結(jié)果對試驗用同一鋼廠、同一冶煉方法、同一鋼級的鋼材和焊接材料均有效。但厚度的有效范圍不得超過試件厚度的±25%，坡口形式不得任意改動。手工電弧焊時，焊接電流和電弧電壓的變動范圍不得超過±15%，焊接速度變動范圍不得超過±10%；埋弧自動焊時，電弧電壓變化不得超過±7%，焊接電流變化不得超過±10%。預熱溫度變化范圍不允許超過認可試驗時預熱溫度的±25 ℃；焊后熱處理的加熱溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度及溫度梯度等的變化范圍不允許超過認可試驗規(guī)定的范圍。

5. 制造組裝工藝。制造組裝工藝是保證建造質(zhì)量的關(guān)鍵，它的好壞與水平直接關(guān)系到建造質(zhì)量的控制。因此，在結(jié)構(gòu)制造/建造前，應組織人員制訂現(xiàn)場組裝工藝文件，并由檢驗審批部門對其進行審查。

6. 建造檢驗程序。檢驗是保證建造質(zhì)量的重要工作之一。在質(zhì)量控制工作中，檢驗是對質(zhì)量好壞的一種證明手段。在整個建造中建立一個檢驗程序，規(guī)定和選擇檢驗點（即質(zhì)量控制點）是實施檢驗工作的關(guān)鍵。因此對制造廠和現(xiàn)場檢驗，驗船師都需要按此程序進行檢驗工作。檢驗在現(xiàn)場一般分為二級，一級是制造廠自己的檢驗，二級是第三方檢驗機構(gòu)現(xiàn)場代表的檢驗。制造廠檢查員自檢是基礎(chǔ)，而驗船師的檢查與檢驗是在此基礎(chǔ)上的檢驗，以確保制造質(zhì)量滿足規(guī)定的要求，因此必須建立一套完善的檢驗程序，它主要包括：質(zhì)量控制系統(tǒng)流程圖、報檢的項目和范圍、檢驗依據(jù)的標準和規(guī)定、返修的要求和措施、報檢的時間、手續(xù)和驗船師的工作關(guān)系等。

7. 無損檢測工藝。根據(jù)所建造的結(jié)構(gòu)項目，審核其無損檢測工藝主要包括以下內(nèi)容。

（1）依據(jù)所選用的規(guī)范、標準、設(shè)計技術(shù)規(guī)格書和圖紙的要求，確定無損檢測的種類、范圍和百分比。

（2）所使用的儀器和設(shè)備的型號、主要技術(shù)參數(shù)。

（3）檢測操作的程序。

（4）對檢測結(jié)果的評定標準及相應的報告格式。

8. 涂裝工藝。涂裝是結(jié)構(gòu)防腐的重要環(huán)節(jié)，涂裝的質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)抗腐蝕的能力，因此應對涂裝工藝嚴格要求，確保所用涂料達到預期目的。開工前，建造廠應制訂涂裝工藝，并由驗船師進行審查，其內(nèi)容主要包括:涂料的使用說明；涂裝的范圍;結(jié)構(gòu)表面處理方法及要求達到的技術(shù)等級；涂裝過程中環(huán)境溫度和濕度的要求；結(jié)構(gòu)不同部位涂料的種類、層數(shù)、漆膜厚度和涂裝間隔時間；檢驗標準和試驗、返工的方法與要求等。

二、車間預制檢驗項目

車間預制檢驗主要包括以下項目。

1. 板材的對接檢驗。

（1）等厚度鋼板對接時，板縫兩側(cè)的鋼板應調(diào)整到同一平面，局部接縫可以有少許錯邊，錯邊a值按板厚度t規(guī)定如下：特殊構(gòu)件和主要構(gòu)件，α＜0.15 t且應不大于2 mm，如接縫為X型坡口，α值應不大于3 mm；次要構(gòu)件，α＜0.2 t且應不大于3 mm，如接縫為X型坡口，α值應不大于4 mm。

（2）不同厚度鋼板的對接。若其板厚差為下列數(shù)值時，則應將較厚的鋼板的邊緣削斜，削斜的寬度應大于板厚差的4倍：當較薄鋼板的厚度t2＜10 mm，板厚差超過3 mm時；當較薄鋼板的厚度t2＞10 mm，板厚差超過4 mm時。對接鋼板的裝配間隙應符合焊接工藝的要求。當鋼板厚度大于50 mm時，應特別注意保證充分焊透。

（3）板的T型連接與角接。對于要求全焊透的角焊縫，必須開坡口。裝配間隙應符合焊接工藝要求。當板材厚度大于50 mm時，要特別注意坡口角度和根部間隙，保證充分焊透。對于不焊透的角焊構(gòu)件可不開坡口，但裝配時構(gòu)件之間要互相貼緊，局部未能貼緊部位，其間隙α應不超過下列規(guī)定：當焊板厚度t≤10 mm時，間隙為2 mm；當焊接板厚度t＞10 mm時，間隙為3 mm；處于仰焊位置時，間隙為2 mm。

2. 焊接材料的貯運、保管和使用檢驗。在制造廠里，用于結(jié)構(gòu)制造的鋼材和焊條在運輸、保管、發(fā)放、加工等各個環(huán)節(jié)，都必須采取嚴格的保護措施，如嚴格辦理入出庫手續(xù)，堆放整齊，各種品牌的材料標識清楚，杜絕混發(fā)、錯發(fā)等。而對焊條應密封包裝，并貯存在相對濕度不大于45%，溫度不低于15 ℃的干燥處。使用前，應根據(jù)焊條制造廠的說明書進行烘干。對于低氫焊條，使用前應按下列時間和溫度要求進行干燥：干燥時間為0.5～1.0 h，干燥溫度為300 ℃。干燥后的焊條應立即使用或放在100～150 ℃的保溫箱（筒）里。一般情況下，焊條在空氣中暴露4 h以上就不允許使用，而要重新干燥；銹蝕變質(zhì)的焊條不準使用。

3. 材料的加工檢驗。下料前，如發(fā)現(xiàn)鋼材有波紋或型鋼鋼管有彎曲，可以用火工調(diào)直矯平、矯正，型鋼或鋼管的火工矯正溫度一般不超過650 ℃，管材的調(diào)正溫度不超過120 ℃。矯平后的鋼板允許的波紋度與板厚有關(guān)，規(guī)定如下：當板厚t＜8 mm時，波紋度不超過4 mm/m；8 mm＜t＜14 mm時，波紋度不超過3 mm/m；t＞14 mm時，波紋度不超過2 mm/m。矯正后，型鋼和鋼管的直線度不超過1 mm/m。材料在下料中和下料后，若發(fā)現(xiàn)有嚴重的銹蝕和變形，即使有證書也不能使用。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造過程中，鋼板和鋼管的切割與坡口的加工可以采用氣割或機械加工的方法。氣割一般采用自動或半自動氣割。切割前應將切割線兩側(cè)的浮銹、油污、污物等清除干凈。下料時，應嚴格按切割線和坡口要求進行。切割過程中，如發(fā)現(xiàn)分層、夾層等缺陷，應停止切割。探明范圍后，去掉缺陷部分，再繼續(xù)切割。切割后的邊緣應均勻、光順，無缺口、崩坑等缺陷。切割邊緣直線度的誤差應滿足以下規(guī)定：當被切割的構(gòu)件后續(xù)工序采用自動焊時，直線度的誤差不超過±0.5 mm/m；當被切割的構(gòu)件后續(xù)工序采用手動焊時，直線度的誤差不超過±1.5 mm/m；切割構(gòu)件的外形尺寸的誤差不超過±3 mm；鋼板和型鋼坡口角度的誤差不超過±4°；鋼管坡口角度的誤差不超過±5°。

4. 材料的追蹤。為確保所用材料與圖紙和證書相符，應把所用材料的爐號或鑒定號及證書號標注在加工圖紙或每個切割分段（片）上。通常制造單位在結(jié)構(gòu)完工后，按照桿件號、實用材料的爐號和證書號一一對應的原則，編制材料追蹤表，并提交給業(yè)主和檢驗部門。在材料追蹤表中，爐號、板號、工廠證書號是材料制造商提供的，這些號碼是唯一的，不能重復，可能許多板材是同一張（個）證書。這樣，需要按頁數(shù)把證書排列起來，并在上述材料追蹤表中標出各證書所在的頁數(shù)。

三、現(xiàn)場預制檢驗

1. 管結(jié)點的焊接檢驗。管結(jié)點是模塊鉆機結(jié)構(gòu)的重要部位，它的焊接方法和質(zhì)量直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的安全。因此，焊接前應針對不同部位和不同形式的管結(jié)點，進行焊接工藝認可試驗。在管結(jié)點的焊接中，坡口的設(shè)計與裝配間隙的控制十分重要。通常，管結(jié)點的坡口設(shè)計應滿足以下要求。

（1）當管結(jié)點只能從外邊焊接時，坡口角度的公差一般不超過+5°，焊根間隙α應符合相關(guān)規(guī)定值。裝配后，如果管結(jié)點域的焊縫坡口處間隙太小，可用電弧氣刨擴大間隙，但需符合圖中修改后的要求。

（2）當管結(jié)點可以從內(nèi)、外兩面焊接時，坡口角度的公差不應超過+5°，焊根的間隙α為2 mm，最大不超過6.4 mm。

（3）當焊縫外形需要控制時，為使焊后表面與毗鄰的母材熔合光順，應將焊縫打磨成光滑凹形。一般情況下管結(jié)點的焊縫尺寸、打磨后的焊縫尺寸應滿足以下要求：當管件間夾角α＞130°時，r≥t；當管件間夾角α≤130°時，r≥t/2。其中，r為打磨后的凹形半徑，t為撐管壁的厚度。

（4）結(jié)點裝配檢驗。施焊前，應對結(jié)點的裝配進行檢查，主要內(nèi)容有：坡口的角度、根部開口、結(jié)點誤差、可熔化的塞入物、結(jié)點清潔度、定位焊和預熱情況等。這些因素都將直接關(guān)系到焊接質(zhì)量的好壞，如果裝配不當，焊接質(zhì)量很可能就會受到影響，對于重要、特殊的結(jié)點焊縫，以上因素都要進行仔細查看并且做詳細的記錄。

（5）焊接過程檢驗。檢驗內(nèi)容包括：根部疊珠焊縫的質(zhì)量、雙面焊時節(jié)點根部的準備、預熱和層間溫度的控制、焊道的順序、多層焊時每層的表面焊接質(zhì)量及焊接前電壓、電流熱量輸入、速度等內(nèi)容。焊接完成后，檢驗人員應對最終的焊縫外觀、焊縫尺寸、焊縫長度、尺寸精確度及后熱處理情況等進行檢查。焊縫檢驗中，主要的焊縫缺陷有氣孔、未熔合、未焊透、咬邊、焊瘤、裂紋、夾渣、焊縫過厚等。

2.焊縫的無損探傷檢驗。焊縫的無損探傷檢驗是保證焊接質(zhì)量的重要手段。無損探傷的方法很多，在模塊鉆機結(jié)構(gòu)焊縫的檢測中主要采用射線、超聲波、磁粉和滲透方法。對于無損探傷的范圍與采用的方法，《海上固定平臺入級與建造規(guī)范》中規(guī)定如下。

（1）特殊構(gòu)件的焊縫或由特殊構(gòu)件和主要構(gòu)件連接的焊縫，應進行100%的超聲波探傷。同時，根據(jù)構(gòu)件工作環(huán)境和板厚等情況，還需再進行10%～20%的射線探傷和20%～100%的磁粉探傷。

（2）主要構(gòu)件的焊縫或由主要構(gòu)件和次要構(gòu)件連接的焊縫，應進行10%～20%的超聲探傷和10%～20%的磁粉探傷。如，超聲波探傷檢查有疑問時，應用射線探傷進行復查。

（3）次要構(gòu)件的焊縫應進行0%～5%的超聲波探傷或磁粉探傷。

（4）主要的接焊縫交叉點（T字形或十字形）應進行射線探傷。

（5）管結(jié)點的焊縫應進行100%的超聲波探傷或100%的磁粉探傷。在可能的情況下，還應要求用一定數(shù)量的射線探傷進行核查。

四、結(jié)論

海上固定平臺模塊鉆機建造結(jié)構(gòu)檢驗的質(zhì)量，決定了處在長期交變應力作用下模塊鉆機結(jié)構(gòu)的使用壽命。只有加強對模塊鉆機建造過程中各環(huán)節(jié)的檢驗，包括對建造人員以及檢驗人員資質(zhì)的檢驗，才能從根本上消除質(zhì)量、安全隱患，建造出技術(shù)過硬、質(zhì)量一流、工藝先進的海上固定平臺模塊鉆機。