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(chǎn)平臺(tái)建造的相應(yīng)內(nèi)容研究

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求呈現(xiàn)出多樣性，但是對(duì)油汽資源的需求一直沒(méi)有降低。隨著國(guó)家對(duì)海洋油汽資源開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷提高，更進(jìn)一步加快了對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)步伐。從海洋中獲取油汽資源，可以減少對(duì)陸地環(huán)境的破壞，保護(hù)陸地資源，這也順應(yīng)當(dāng)下國(guó)家對(duì)環(huán)保提出的要求。目前來(lái)看，利用海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)開(kāi)采近海中的油汽資源是應(yīng)用最多的方法。結(jié)合化工行業(yè)的基本情況，可以發(fā)現(xiàn)，海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)也是滿(mǎn)足化工行業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，可以為化工行業(yè)提供生產(chǎn)原料，從而滿(mǎn)足國(guó)民生產(chǎn)、生活的需求[1]。

綜上所述，為了滿(mǎn)足海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)建造時(shí)的管道施工質(zhì)量，做好相關(guān)的質(zhì)量管理對(duì)海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)在油氣資源的開(kāi)發(fā)具有十分重要的意義。

2 管道的常用材質(zhì)

海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)中常用的管道材質(zhì)主要類(lèi)型有：碳鋼、低溫碳鋼、碳鋼(鍍鋅)、銅鎳、玻璃鋼、高強(qiáng)鋼、雙相不銹鋼、超級(jí)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(chǎn)平臺(tái)的管道施工質(zhì)量依據(jù)

對(duì)每一座平臺(tái)及其配備的設(shè)施，由于承擔(dān)的功能和工藝要求各不相同，其管道的規(guī)格、材質(zhì)、壁厚、壓力級(jí)別均有差異，通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)規(guī)格書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、檢驗(yàn)的范圍、NDT抽檢比例、檢驗(yàn)方法的了解，掌握管道的型式特點(diǎn)以及管道工作的具體要求，對(duì)管道質(zhì)量管理工作有重要的指導(dǎo)作用[2]。

4 管道施工的流程及質(zhì)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(yīng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的基本情況，確認(rèn)管道施工的相應(yīng)要求，之后進(jìn)行施工時(shí)，需要遵循如圖1所示的相應(yīng)原則。

圖1 管線施工流程

4.2 質(zhì)量管理的要求

4.2.1 驗(yàn)貨

驗(yàn)貨主要有管材和管件，管件包括法蘭、三通、彎頭、閥門(mén)等，檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)[3]：

(1)管線材或管件外觀有無(wú)破損。(2)管件上的標(biāo)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(dāng)抽檢材料的尺寸是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2.2 材質(zhì)確認(rèn)

管材出庫(kù)須經(jīng)過(guò)材質(zhì)確認(rèn)后方可使用。應(yīng)重點(diǎn)檢查管材上的標(biāo)牌、鋼印、噴涂標(biāo)記等標(biāo)志是否清晰且與證書(shū)一致，材料才能使用。

4.2.3 材質(zhì)追蹤

應(yīng)重點(diǎn)檢查管材上的標(biāo)牌、鋼印、噴涂標(biāo)記等標(biāo)志是否清晰且與證書(shū)一致，若管材上無(wú)標(biāo)志或標(biāo)志不清，對(duì)管材支架護(hù)板或其他附件如需進(jìn)行材料跟蹤時(shí)，在材料下料過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)檢查材料標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)移工作，標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)移包括尺寸、爐批號(hào)、材質(zhì)等主要信息。

4.2.4 施工要求

(1)對(duì)照?qǐng)D紙檢查管件的尺寸、方向、壓力等級(jí)參數(shù)是否與圖紙一致。(2)組對(duì)坡口表面不能有油污、毛刺、缺口。(3)用焊縫檢測(cè)尺測(cè)量根部間隙、角度、焊接對(duì)中偏差，一般要求如下：①根部間隙應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：(a)對(duì)接接頭，當(dāng)管材壁厚大于等于4.5 mm時(shí)：約為3 mm；(b)當(dāng)管材壁厚小于4.5 mm時(shí)，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(yīng)為3 mm，最小為1.5 mm。②坡口角度60°。③焊接對(duì)中偏差不能超過(guò)1.5 mm。

4.2.5 焊縫間距

(1)相鄰焊接管的縱焊縫應(yīng)該相互錯(cuò)開(kāi)并與開(kāi)孔和外部部件錯(cuò)開(kāi)，相鄰焊接管的縱焊縫應(yīng)該至少錯(cuò)開(kāi)75 mm或管線的5倍壁厚取最大值；(2)管線相鄰的兩個(gè)環(huán)焊縫之間最小間距應(yīng)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(yīng)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(diǎn)焊

(1)點(diǎn)焊的厚度為3.2～4.8 mm和長(zhǎng)度為12.5 mm和25.4 mm，點(diǎn)焊的最小數(shù)量為3個(gè)點(diǎn)；(2)管道直徑小于等于101.6 mm，最少三個(gè)等距的點(diǎn)焊；(3)管道直徑大于101.6 mm，最少四個(gè)等距的點(diǎn)焊。

4.2.7 法蘭預(yù)制公差要求

(1)最大允許公差為±3 mm，流量計(jì)出口為±1.5 mm；(2)長(zhǎng)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(chǎn)平臺(tái)常用管道連接方式常見(jiàn)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(yīng)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(wú)咬邊，內(nèi)凹等缺陷(3)單道焊縫寬度不能超過(guò)10 mm，氬弧焊收弧處必須打磨，錯(cuò)皮處應(yīng)有平滑過(guò)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(zhǔn)的焊接工藝規(guī)程(WPS)施工，質(zhì)量工程師審核焊工的資格。焊工應(yīng)具備讀懂WPS并按照不同材質(zhì)選用不同焊接工藝的專(zhuān)業(yè)技能。焊接工程師應(yīng)評(píng)定多個(gè)焊接工藝規(guī)程，以備不同材質(zhì)的管材焊接時(shí)選用。管工在下料和制備管端接頭形式時(shí)、焊工焊接時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行WPS的要求。

(1)永久性點(diǎn)焊必須滿(mǎn)足本工藝的所有技術(shù)要求。嚴(yán)禁在坡口外的區(qū)域隨意起弧。計(jì)劃將點(diǎn)焊縫熔入根焊縫時(shí)，必須將邊緣打磨平滑，以便于焊縫銜接。(2)背部保護(hù)氣應(yīng)從根部焊道一直保持到至少第二層焊縫結(jié)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(nèi)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(nèi)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(duì)141，系數(shù)K=0.6；對(duì)136，系數(shù)K=0.8。

5.3 螺紋連接

主要應(yīng)用于管端需要加工成絲扣的金屬管。

海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)的管道在實(shí)際的施工過(guò)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(nèi)部介質(zhì)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(guò)程中應(yīng)特別注意鍍鋅層的保護(hù)。為了獲取較好的螺紋面，可以使用套絲機(jī)或相應(yīng)工具進(jìn)行套絲作業(yè)，從而保證套絲的效果，螺紋表面應(yīng)光滑并涂上專(zhuān)用潤(rùn)滑油。管材上螺紋加工長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足裝配，所有螺紋面應(yīng)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(yīng)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(tǒng)中，應(yīng)使用螺紋密封膠。螺紋管不允許進(jìn)行密封焊。

5.4 粘接連接

粘接連接主要應(yīng)用于玻璃鋼管。玻璃鋼管在海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)的管道施工過(guò)程中，能滿(mǎn)足耐腐蝕，減輕平臺(tái)自身的重量，具有便于施工、易于安裝、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)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(yīng)在實(shí)際粘接后的2 h內(nèi)完成；(2)打磨工序開(kāi)始之前，必須使粘接面清潔和干燥；(3)正確打磨過(guò)的表面在繼續(xù)打磨時(shí)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(duì)

(1)兩個(gè)管段之間的粘接處要標(biāo)記上插深標(biāo)記，管和管件之間的粘接處要標(biāo)記上插深標(biāo)記和水平對(duì)齊標(biāo)記；(2)需在管子外表面做出標(biāo)記，以便能檢查插口相對(duì)于承口的最終位置；(3)玻璃鋼管線對(duì)150 mm口徑以下的管子，裝配時(shí)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(huà)上插深線，可以檢查插深長(zhǎng)度；(5)在承口和插口處都畫(huà)上水平對(duì)準(zhǔn)線，可以檢查方向，是否水平。

5.4.3 粘合劑(膠)的準(zhǔn)備

(1)選擇合適的型號(hào)和克數(shù)。確定粘接一道口所用的膠量；(2)粘合劑(膠)溫度應(yīng)符合相應(yīng)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(yīng)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(chǎn)平臺(tái)上按照?qǐng)D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(duì)齊狀態(tài)。之后再在兩個(gè)法蘭間放入規(guī)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(zhì)不在法蘭處泄漏。為了讓法蘭連接更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)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(zhuǎn)偏差為3 mm。

(1)檢查接頭面清潔，無(wú)破口、凹進(jìn)部分及其他痕跡。要特別注意接頭面上有沒(méi)有徑向痕跡；(2)需要小心地檢驗(yàn)RTJ法蘭上的溝槽；(3)檢查要連接法蘭盤(pán)的直線度，兩片法蘭不負(fù)載的狀態(tài)下能否自由對(duì)中。

6 管道安裝后的要求

(1)準(zhǔn)備管道安裝后檢查文件：預(yù)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(bào)告、試壓包。

(2)管道安裝后進(jìn)行以下檢查：管道圖紙版次、坡度、焊口焊接是否完成、法蘭對(duì)中、墊片規(guī)格、螺栓/螺母等級(jí)、螺栓長(zhǎng)度、螺栓兩端墊圈(如有要求)、法蘭跨接線、閥門(mén)型號(hào)、閥門(mén)識(shí)別碼、閥門(mén)手柄朝向、閥門(mén)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(hào)正確。

(3)管線試壓前檢查：試壓前應(yīng)對(duì)壓力表、記錄儀進(jìn)行確認(rèn)，以保證其在檢定的有效期內(nèi)，并檢查壓力表的安裝位置，一般情況下，最高和最低點(diǎn)各放一塊壓力表，壓力升至預(yù)定試壓壓力按試壓圖確定保壓時(shí)間，壓力不下降。同時(shí)確認(rèn)試壓介質(zhì)是否正確，是水還是氣，并對(duì)焊口及法蘭閥門(mén)處檢查是否滲漏。同時(shí)應(yīng)記錄壓力表、壓力記錄儀的編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)水(奧氏體不銹鋼管線，水中氯離子的含量不能超過(guò)30 mg/L)，空氣溫度。

(4)試壓前后的清潔干燥：試壓前后都應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行清潔干燥，以清除管道中殘存的雜物。試壓后水沖洗至沒(méi)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(guò)30 mg/L)，再用高壓空氣進(jìn)行吹掃。為達(dá)到預(yù)期的清潔要求，需要準(zhǔn)備容積及壓力合適的儲(chǔ)氣罐，使其達(dá)到特定的出氣速率。吹掃速率不能低于30 m/s到60 m/s；當(dāng)吹掃大體積長(zhǎng)距離管線系統(tǒng)時(shí)，吹掃壓力應(yīng)逐級(jí)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(jì)、渦流計(jì)、止回閥、測(cè)溫孔、取樣孔等。吹掃完成后對(duì)開(kāi)口進(jìn)行封堵。

(5)恢復(fù)檢查

在試壓束后，應(yīng)進(jìn)行管道恢復(fù)工作檢查，具體內(nèi)容如下：臨時(shí)工裝等被拆除、8字盲板開(kāi)關(guān)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(shè)定的起跳壓力、過(guò)濾器的流向正確、工藝孔被密封堵。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際情況對(duì)海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)建造中的管道安裝質(zhì)量控制進(jìn)行研究，先分析海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)的基本情況，再對(duì)具體管道不同施工階段的質(zhì)量要求進(jìn)行分析，確保管道在海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)服務(wù)質(zhì)量，滿(mǎn)足海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)的基本需求，推動(dòng)海洋能源順利健康發(fā)展。