海底管道焊接技术现状及对策分析

王东健,商献岭,刘海东　　（海洋石油工程股份有限公司,天津　300461）

海底管道焊接技术现状及对策分析

王东健,商献岭,刘海东
（海洋石油工程股份有限公司,天津300461）

近年来，随着海上油田的不断开发和利用，海底管道在石油工业中得到了广泛的应用。海底管道的焊接技术成为了海底管道施工中的重要技术指标。本文从海底管道的优缺点及分类、海底管道焊接技术的现状、海底管道焊接施工的标准和提高海底管道焊接技术的对策四个方面对海底管道焊接技术的现状及对策进行了分析。

海底管道；焊接技术；现状及对策

0　引言

海底管道是连续输送大量油（气）最安全、经济可靠和快捷的运输方式，是海上油（气）田生产系统的重要组成部分。海底管道的施工具有以下特点：施工环境复杂多变、施工投资大、施工组织复杂和施工质量要求高等。海底管道的施工中，焊接技术是一项重要的内容。海底管道焊接技术对海底管道施工的质量具有重要的影响。本文重点对海底管道的焊接技术进行了探讨，分析了海底管道焊接技术的现状，并对提高海底管道焊接技术给出了相应的对策。

1　海底管道的优缺点及分类

1.1海底管道的优点和缺点

（1）优点。海底管道的输送是连续进行的，受环境的影响极小，几乎不受环境的影响。油轮接运不及时和海上储油设施的容量限制对油田的产量会造成影响，但是不会影响到海底管道的油（气）输送。因此，海底管道的运油能力大，输油效率较高，而且海底管道的建设工期短、操作费用低、管理方便。

（2）缺点。海底管道由于埋设在海底的土壤中，因此维修和检查比较困难，所需要耗费的资金较多，维修成本高。

1.2海底管道的分类

海底管道的分类可以从以下几个方面进行划分：

（1）输送介质。按输送介质的不同，可以划分为海底输气、输油、输水和油气混输等。

（2）结构。根据结构的不同，可以分为单层管道和双层保温管道。

（3）工作范围。按工作范围的不同，可以分为油（气）外输管道和油（气）集输管道[1]。

2　海底管道焊接技术的现状

海底管道铺设中的一个重要环节就是管道焊接施工。海底管道焊接技术直接决定着海底管道铺设的效率和铺设的质量。我国海底管道焊接的技术由原先的焊条电弧焊向下立焊工艺发展为现在的全自动焊工艺和半自动焊工艺，并且已经达到了国际先进水平。针对不同口径的管线施工，所采用的焊接技术不同。

小口径的管线施工，通常所使用的焊接方法是：纤维素下向立焊打底和药芯焊丝自保护焊填充盖面、纤维素下向焊打底和手工焊填充盖面等。这些焊接技术适用于小口径的管线施工。对于双壁管的外管组对和小口径管线均使用对口器组队进行施工。中大口径的管线施工，通常所使用的方法是STT下向打底加自动焊填充盖面、自动焊打底加自动焊填充盖面等。这些方法需要在对坡口进行设计时将坡口设计成复合坡口。对于大口径管线的组队，一般采用内对口器组队施工[2]。

3　海底管道焊接施工采用的标准

确保整条海底管线运转的可靠性，是保障海底管道正常运转的前提和基础。因此，在海底管道施工中，对管材的设计、选择、焊接、预制和防腐等需要遵循国际标准进行。海底管道焊接，常用的国际标准是NDV-0S-F101和API•1104，这些国际标准对海底管道焊接具有特殊要求。海底管道的焊接要根据相应的标准执行，符合相应的规范。

4　提高海底管道焊接技术的对策

根据对海底管道焊接技术的研究，我们提出了以下海底焊接的新技术，作为提升海底管道焊接技术的对策。这些新技术主要包括：激光焊接技术、水下焊接技术和水下密封与封堵技术，从这三个方面对提升海底管道焊接技术进行分析。

4.1激光焊接技术

激光焊接在本世纪得到了广泛的关注，被认为是最有前景的一种焊接方法。国内和国外对激光焊接技术进行了大量的研究。近年来，大功率光纤传导激光器技术的不断进步使得激光焊接技术具备了一定的工程实用性。英国相关研究机构已经研制出了一种采用激光-熔化极复合热源的海底管道焊接技术。这种焊接技术能提高焊接的速度，增大组对误差的适应性，焊接完全，不会产生焊接缝隙和缺陷[3]。

4.2水下焊接技术

电弧焊根据燃烧环境的不同，可以分为局部干式焊接、湿式焊接和干式焊接三种。海底管道的焊接环境与陆地焊接不同，它是在海底进行的。干式焊接无法在水下进行，而湿式焊接的能见度较差。因此，国内外对海底焊接技术进行了研究，并取得了一定的效果，采用的焊接方法是M IG填丝。M IG焊接技术具备高熔率、低氢，适合在水下2500米的条件下施工。

4.3水下密封与封堵技术

在对海底管道损坏的情况和位置进行掌握之后，如果要采用水下干式维修的方法对损坏的管道进行更换，就必须要在焊接施工之前完成管道封堵，这样做的目的是避免管道内的介质与干式舱中的气体互相串动，对焊接的环境造成破坏。封堵施工对空间的要求较大，因此封堵作用通常在水下环境中进行。对管道的维修工作完成后，封堵器一般会暂时留在管道内，依靠输压力从远端将封堵器推出或者击碎后推出去，禁止卡堵的情况发生，确保管道内的畅通。通过多次的试验，封堵时的压差为0.1MPa，将封堵器做成柱状，采用聚氯酯材料，通过封堵器与适当过盈配合来进行封堵[4]。

5　结语

海洋石油开发规模的扩大，对海底管道施工的技术提出了更高的要求。对海底管道施工技术，尤其是海底管道焊接技术的研究一直是海底管道施工技术创新中的重点内容。通过多年的实践，我国海底管道施工的焊接、组对和检测等工序已经取得了很大的进步。在海底管道的施工中，为了提高施工的质量和效率，对施工技术的要求随之提高了。海底管道焊接技术代表了海底管道施工的整体水平，在海底管道施工中具有重要的意义。研发出生产效率高、技术性能好和性能高的自动焊接技术是海洋管道焊接技术的主要发展方向。

[1]郑树森.海底管道焊接技术现状及对策[J].金属加工,2014,89(10):109-110.

[2]孙亮,宋元丽,翟春林.浅谈滩海海底管道焊接技术[J].海洋工程焊接技术专辑,2014,67(20):780-782.

[3]张秀荣.滩海海底管道焊接技术[J].机械加工,2014,56(28):267-268.

[4]李春润.海底管道焊接技术现状及对策[J].金属加工,2014,90(12):289-290.