海底管道焊接技術現狀及對策分析

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海底管道焊接技術現狀及對策分析

王東健,商獻嶺,劉海東
（海洋石油工程股份有限公司,天津300461）

近年來，隨著海上油田的不斷開發和利用，海底管道在石油工業中得到了廣泛的應用。海底管道的焊接技術成為了海底管道施工中的重要技術指標。本文從海底管道的優缺點及分類、海底管道焊接技術的現狀、海底管道焊接施工的標準和提高海底管道焊接技術的對策四個方面對海底管道焊接技術的現狀及對策進行了分析。

海底管道；焊接技術；現狀及對策

0　引言

海底管道是連續輸送大量油（氣）最安全、經濟可靠和快捷的運輸方式，是海上油（氣）田生產系統的重要組成部分。海底管道的施工具有以下特點：施工環境復雜多變、施工投資大、施工組織復雜和施工質量要求高等。海底管道的施工中，焊接技術是一項重要的內容。海底管道焊接技術對海底管道施工的質量具有重要的影響。本文重點對海底管道的焊接技術進行了探討，分析了海底管道焊接技術的現狀，并對提高海底管道焊接技術給出了相應的對策。

1　海底管道的優缺點及分類

1.1海底管道的優點和缺點

（1）優點。海底管道的輸送是連續進行的，受環境的影響極小，幾乎不受環境的影響。油輪接運不及時和海上儲油設施的容量限制對油田的產量會造成影響，但是不會影響到海底管道的油（氣）輸送。因此，海底管道的運油能力大，輸油效率較高，而且海底管道的建設工期短、操作費用低、管理方便。

（2）缺點。海底管道由于埋設在海底的土壤中，因此維修和檢查比較困難，所需要耗費的資金較多，維修成本高。

1.2海底管道的分類

海底管道的分類可以從以下幾個方面進行劃分：

（1）輸送介質。按輸送介質的不同，可以劃分為海底輸氣、輸油、輸水和油氣混輸等。

（2）結構。根據結構的不同，可以分為單層管道和雙層保溫管道。

（3）工作范圍。按工作范圍的不同，可以分為油（氣）外輸管道和油（氣）集輸管道[1]。

2　海底管道焊接技術的現狀

海底管道鋪設中的一個重要環節就是管道焊接施工。海底管道焊接技術直接決定著海底管道鋪設的效率和鋪設的質量。我國海底管道焊接的技術由原先的焊條電弧焊向下立焊工藝發展為現在的全自動焊工藝和半自動焊工藝，并且已經達到了國際先進水平。針對不同口徑的管線施工，所采用的焊接技術不同。

小口徑的管線施工，通常所使用的焊接方法是：纖維素下向立焊打底和藥芯焊絲自保護焊填充蓋面、纖維素下向焊打底和手工焊填充蓋面等。這些焊接技術適用于小口徑的管線施工。對于雙壁管的外管組對和小口徑管線均使用對口器組隊進行施工。中大口徑的管線施工，通常所使用的方法是STT下向打底加自動焊填充蓋面、自動焊打底加自動焊填充蓋面等。這些方法需要在對坡口進行設計時將坡口設計成復合坡口。對于大口徑管線的組隊，一般采用內對口器組隊施工[2]。

3　海底管道焊接施工采用的標準

確保整條海底管線運轉的可靠性，是保障海底管道正常運轉的前提和基礎。因此，在海底管道施工中，對管材的設計、選擇、焊接、預制和防腐等需要遵循國際標準進行。海底管道焊接，常用的國際標準是NDV-0S-F101和API?1104，這些國際標準對海底管道焊接具有特殊要求。海底管道的焊接要根據相應的標準執行，符合相應的規范。

4　提高海底管道焊接技術的對策

根據對海底管道焊接技術的研究，我們提出了以下海底焊接的新技術，作為提升海底管道焊接技術的對策。這些新技術主要包括：激光焊接技術、水下焊接技術和水下密封與封堵技術，從這三個方面對提升海底管道焊接技術進行分析。

4.1激光焊接技術

激光焊接在本世紀得到了廣泛的關注，被認為是最有前景的一種焊接方法。國內和國外對激光焊接技術進行了大量的研究。近年來，大功率光纖傳導激光器技術的不斷進步使得激光焊接技術具備了一定的工程實用性。英國相關研究機構已經研制出了一種采用激光-熔化極復合熱源的海底管道焊接技術。這種焊接技術能提高焊接的速度，增大組對誤差的適應性，焊接完全，不會產生焊接縫隙和缺陷[3]。

4.2水下焊接技術

電弧焊根據燃燒環境的不同，可以分為局部干式焊接、濕式焊接和干式焊接三種。海底管道的焊接環境與陸地焊接不同，它是在海底進行的。干式焊接無法在水下進行，而濕式焊接的能見度較差。因此，國內外對海底焊接技術進行了研究，并取得了一定的效果，采用的焊接方法是M IG填絲。M IG焊接技術具備高熔率、低氫，適合在水下2500米的條件下施工。

4.3水下密封與封堵技術

在對海底管道損壞的情況和位置進行掌握之后，如果要采用水下干式維修的方法對損壞的管道進行更換，就必須要在焊接施工之前完成管道封堵，這樣做的目的是避免管道內的介質與干式艙中的氣體互相串動，對焊接的環境造成破壞。封堵施工對空間的要求較大，因此封堵作用通常在水下環境中進行。對管道的維修工作完成后，封堵器一般會暫時留在管道內，依靠輸壓力從遠端將封堵器推出或者擊碎后推出去，禁止卡堵的情況發生，確保管道內的暢通。通過多次的試驗，封堵時的壓差為0.1MPa，將封堵器做成柱狀，采用聚氯酯材料，通過封堵器與適當過盈配合來進行封堵[4]。

5　結語

海洋石油開發規模的擴大，對海底管道施工的技術提出了更高的要求。對海底管道施工技術，尤其是海底管道焊接技術的研究一直是海底管道施工技術創新中的重點內容。通過多年的實踐，我國海底管道施工的焊接、組對和檢測等工序已經取得了很大的進步。在海底管道的施工中，為了提高施工的質量和效率，對施工技術的要求隨之提高了。海底管道焊接技術代表了海底管道施工的整體水平，在海底管道施工中具有重要的意義。研發出生產效率高、技術性能好和性能高的自動焊接技術是海洋管道焊接技術的主要發展方向。

[1]鄭樹森.海底管道焊接技術現狀及對策[J].金屬加工,2014,89(10):109-110.

[2]孫亮,宋元麗,翟春林.淺談灘海海底管道焊接技術[J].海洋工程焊接技術專輯,2014,67(20):780-782.

[3]張秀榮.灘海海底管道焊接技術[J].機械加工,2014,56(28):267-268.

[4]李春潤.海底管道焊接技術現狀及對策[J].金屬加工,2014,90(12):289-290.