海管装配组对找正焊接工艺探讨

路连祥

海洋石油工程股份有限公司/技术服务分公司 天津 300452

海洋石油开发始于20世纪40年代，随着时代的发展，过去，FPSO油轮用于连接采油平台。原油被运到FPSO油轮上，然后被运到陆地上。一个平台组需要配备几艘油轮，运输成本很高。为了节约成本，在海底铺设输油管道被广泛采用。由于输油管道是中间带保温层的双层管道，起到保温作用，有利于原油的流动，外管对内管起到保护作用。为了防止泄漏，对海上管道的焊接提出了更严格的要求。海底管道在工厂焊接时，是一条长12m的双层管道，如果在海上焊接，需要铺设管道船、拖船、起重船等许多辅助设施。如果将海上焊接工作量的一半用于陆上焊接，将节省大量成本。自2013年起，本公司每年焊接海底管线近百公里。在海洋管道焊接中，最具挑战性的工作是两条对接管道的装配找正，并在施工找正过程中保证环焊缝的间隙[1]。

1 管道很难对齐

海底管道为双层管道。本公司焊接的管道多为普通保温海底管道和混凝土保温海底管道。这两种海底管道的焊接需要内管对焊和外管对焊。对于焊接施工，我厂技术成熟，但海底管道焊接前的组装确实是一个难点。缩短装配时间可以提高海底管道的完工时间，保证海底管道的焊接质量。可以看出，海底管道组装时，内管外径的距离不应超过2-4mm。根据钢管焊接标准，管道对焊错边不大于管壁厚度的10%，且不大于1.5mm。本工程海底管道壁厚14.3mm，错边一般不超过1.43mm。传统的方法是用对中装置强制对一对管槽进行对中，使装配好的管子之间的间隙小于所需的2-4mm，需要经常用起重机进行调整，费工费时，影响海底管道的输送周期。现通过改进对中工艺，调整了管接头的使用顺序，大大提高了生产效率，缩短了海底管道的交货期。

2 管道组对焊接施工工艺

海管进厂采用陆路运输。在运输过程中，由于支点的位置和阳光的照射，海管会发生变形，影响对中[2]。

2.1 海底管道夹具的对准

本公司焊接的海底管道一般需要两个滚轮支架（以下简称滚轮支架），即每对海底管道需要四个滚轮支架。其中，只有一个辊为主动辊，其余三个辊为从动辊。每辊表面装有橡胶，辊与海管之间有摩擦，通过摩擦带动海管转动。四个滚轮依次放置在支架上，并根据海底管道的长度调整间距。用两根外径相同的钢管，其外径与海管外径相近，放在架辊上，然后拉钢丝进行调整。需要拉两根钢丝，一根在管道正上方，另一根在管道侧面，与上部钢丝成90°。这样可以保证钢管上下左右两侧的直线度，保证两根钢管在同一轴线上。测量上钢丝与钢管外径的垂直距离，每根钢管测量3点，调整底座托辊使2钢管外径与上钢丝的垂直距离相等。然后测量侧面钢丝与钢管外径的距离，通过调整支架使距离相等。此时，两根钢管在同一轴线上。然后四个滚柱是同心的。调整同心度的目的是减小对接后海底管道的旋转阻力。但理论上，如果将海底管放在支撑辊上，待海底管同心后即可进行焊接作业。但由于海底管道为旋转焊接，需要电机带动主动支承辊带动海底管道旋转。如果海底管的外圆度不好，可能是主动托辊与海底管外径接触不良，所以主动托辊处于同轴位置，在底座的基础上提升5-8mm。实践证明，该方案是可行的。用钢丝拉线找正测量上部钢丝与钢管外径的垂直距离时，必须考虑钢丝的下垂。下垂度的计算公式为y=ρL1（l-L1）/2m，（1）其中y为计算点的下垂度，m；ρl为钢丝的线质量，kg/m；L1为计算点到参考点的距离，m；l为两端参考点之间的距离，m；m为钢丝的重量。

2.2 海底管线组的找正

应按传统方法进行，将海底管线的一侧放在卷筒上。然后，起重机被用来提升另一条海底管道。当靠近放置的海底管道时，两个人站在两个海底管道组的对侧，并将楔子插入组中。此时，楔块的厚度为2.5mm。然后，起重机放下海底管道，安装对口管并拧紧。从流程上看，这一流程是可行的，但在实际实施过程中，运营商需要反复调整海底管线以满足要求。第二根海管放在滚筒上时，两管对中间隙未保持2.5mm，错边量超出范围。海底管道有自己的重量和长度。由于露天放置时受风和阳光的影响，会引起海底管道的变形。当海底管道的轴线放在滚筒上时，它是一条柔性线，不会是一条直线。因此，当起重机将海管放在架子辊上时，外力被消除，组的间隙不符合我们的要求。由于放置在主动托辊上的海管被提升5-8mm，因此降低的海管和主动齿条辊的错误侧的量是不可控的。如果上对口具有调整两个海管的功能，如果误差超过对口的极限，此时不能调整两个海管。吊海管，重新找正，重复，直到间隙和组错边符合要求为止。根据以往的施工经验，本公司找到了一种简单的方法来进行海管组的找正。首先，设计了一个楔块，在楔块表面打上刻度，每个刻度之间的差值为0.5mm。每个刻度对应的楔块厚度等于刻度值，刻度一般为1.5-8.0mm。压路机上放置一根海管，其中一根为主动架压路机。另一根吊起的海管在滚轮上与海管之间没有任何间隙或有间隙，但不能超过要求的沟槽间隙。此时，安装对接接头，但对口不能完全紧固。此时，起重机降低海管并将吊点移动到距离海管一端1/3的长度。

3 结语

介绍了海底管线组对中焊接工艺，为今后海底管线陆上工程提供参考。在今后的生产过程中，我们将对焊接工艺进行研究，提出更好的方案，提高焊接水平和质量，提高工作效率。