唐 涛

（中国石油集团海洋工程有限公司海工事业部，山东青岛 266555）

NP1-29海底管道焊接工艺评定

唐 涛

（中国石油集团海洋工程有限公司海工事业部，山东青岛 266555）

针对冀东南堡油田NP1-29海底油气水混输管道和注水管道项目，基于中石油海洋工程有限公司首次承揽海底管道项目，为满足项目建造要求，需要进行焊接工艺评定。 文章从焊材及焊接方法的设计、焊接工艺评定过程、力学性能试验结果及分析方面介绍了NP1-29海底管道焊接工艺评定工作。 评定结果符合相关标准的规定，可以运用于类似项目的建造，以达到缩短工期、节约成本的效果。

海底管道；焊接；工艺评定

0 引言

冀东南堡油田NP1-29井组海上集输工程的井组平台注水水源来自人工岛，而平台生产的油、气、水输往人工岛。NP1-29井组至人工岛海底管道海区地形变化较小，水域开阔，水深约3.4～6.6m（相对于理论深度基准面），设计要求铺设一条从人工岛到NP1-29井组平台的注水管道，一条从NP1-29井组平台到人工岛的油气水混输管道。NP1-29集输项目海底混输管道总长约2.36 km，采用双层管结构，其内管为D 168.3 mm×12.7 mm无缝钢管，材质为X65；外管为D 323.9 mm×14.3 mm无缝钢管，材质为X65。NP1-29集输项目海底注水管道总长约2.45 km，平管段采用单层管结构，管规格为D 168.3 mm×19.1 mm无缝钢管，材质为X70；立管部分采用双层管结构，内管规格为D 168.3 mm×19.1 mm无缝钢管，材质为X70；外管规格为D 323.9 mm×14.3 mm无缝钢管，材质为X65。该集输项目最大、最关键的工作是铺管船上的焊接，高效的焊接是铺管质量及项目进度的关键。

1 焊材及焊接方法的设计

由于手工焊效率较低，半自动焊不能打底但是效率高，为了提高铺管的效率，该项目采用手工焊打底和热焊、半自动填充和盖面的焊接工艺。将两种焊接方法结合起来，保证工程进度。

目前，管道焊接多采用立向下焊的方法。立向下焊采用高纤维素型焊条焊接，工艺性能好、熔渣量少，且吹力较大， 防止了熔渣和铁水的下淌， 而且有较大的熔透能力和较快的熔敷速度，在各种位置单面焊双面成形效果好， 适于根焊和热焊。自保护药芯焊丝熔敷速度快，焊接生产率高；与实芯焊丝相比，药芯焊丝电弧软、飞溅小、焊接工艺性能好、熔深大，成形美观。考虑到项目现有的设备和工期要求，经研究讨论，针对此项目三种规格型号、两种材质的管道，考虑采用表1的焊材及焊接方法。

表1 焊接材料及方法

2 焊接工艺评定过程

2.1 焊接工艺规程编制

在试验之前，焊接工程师首先根据工程要求及相关标准规定编制焊件工艺规程，以指导整个焊接工艺评定试验。焊接工艺评定完成后，再对焊接工艺规程进行修改，制订项目实际焊接过程的焊接规程。焊接工艺规程中包含以下内容： 管材等级和尺寸； 焊接材料 （焊条、焊丝、焊剂）等级、牌号及规格； 焊接方法； 坡口设计； 焊接位置； 焊接参数；焊前预热和层间温度。

2.2 试验母材和焊材

此次工艺评定采用与NP1-29海底管道工程相同的材料X65和X70作试验母材，屈服强度分别是448 MPa和483 MPa。焊条和焊丝都选用林肯PIPELINER 6P+ （φ 3.2 mm）、 PIPELINER 8P+ （φ 4.0 mm）、 PRIMACORE SW-88P （φ 2.0 mm）， 焊条和焊丝的化学成分和机械性能见表2。

表2 焊材的成分和机械性能

2.3 坡口设计及组对

单面焊双面成型的对接焊，坡口开设为单边30°， 见图 1。

2.4 焊接工艺参数 （见表3、表4）

2.5 焊缝外观及无损检测

试管经外观检查合格后，其内部质量经X射线探伤达到API 1104-2001《管道及有关设施的焊接》中无损探伤验收标准，评定合格。

3 力学性能试验结果及分析

试验的内容主要是测量材料的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等。根据NP1-29海底管道项目技术规格书以及API 1104相关标准，进行焊接工艺评定试验，结果见表5和表6。

表3 焊接工艺参数 （一）

表4 焊接工艺参数 （二）

表5 拉伸试验结果 （室温）

表6 低温冲击试验结果 （-30°C）/J

试验结果分析：拉伸试验试样都在母材处断裂，抗拉强度都满足要求；刻槽锤断试验断裂面观察结果为：断裂面完全熔透和熔合，无气孔和夹渣等缺陷；弯曲试样均无裂纹出现；宏观试样的硬度都满足要求；低温-30°C冲击试验结果良好，在焊缝和热影响区的平均值都远远大于NP1-29海底管道项目技术规格书的要求。

Welding Process Assessment of NP1-29 Subsea Pipeline

TANG Tao（Offshore Engineering Fabrication&Construction Division of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266555,China）

NP1-29 subsea multiphase pipeline and water inject project,as the first time for China National Petroleum Engineering Co.to undertake subsea pipeline project,needed carrying out the welding process assessment in order to satisfy the project construction requirements.In this paper,the design of welding material and welding method,course of welding process assessment,mechanical performance testing and result analysis of NP1-29 subsea pipeline are described.It indicates that the assessment results are in compliance with related code and can be applied to similar projects to reach the aims of reducing construction period and saving costs.

subsea pipeline;welding;process assessment

TE973.3

B

1001－2206（2011）增刊－0025－03

唐 涛 （1984-），男，湖北监利人，助理工程师，2007年毕业于吉林大学材料成型及控制专业，现从事海洋石油工程焊接技术工作。

2011-08-10