STT根焊對海管鋪設效率影響分析

李黎霞，王文偉，吳凱鋒

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461；2.海工國際工程有限責任公司，天津 300461)

STT根焊對海管鋪設效率影響分析

李黎霞1,2，王文偉1,2，吳凱鋒1,2

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461；2.海工國際工程有限責任公司，天津 300461)

根焊是海管焊接的重要環節，是決定海管焊接質量及效率的關鍵因素。文章結合某項目在緬甸海域鋪設3條單層水泥配重海管的實例，分析了STT根焊工藝對海管鋪設效率的影響，總結并歸納了一些值得借鑒的海管焊接施工方法，為將來類似海管鋪設項目提供參考。

STT根焊；海管；鋪設效率

文章所涉及工程項目作業區位于緬甸海域，共需要完成4條海管的鋪設作業。本文主要研究其中3條海管(P1、P2、P3)，3條海管均為457.2 mm(18英寸)單層水泥配重焊接管，海管材質為API 5L X65鋼材，鋪設總長度約為56 km，鋪管作業船為海洋石油工程股份有限公司所屬“藍疆”號船舶。

由于緬甸海域原油含硫，海管作業環境為酸性條件，因此業主要求海管鋪設施工采用無銅襯墊焊接工藝，以排除銅元素滲透對焊縫性能影響。根據此要求，綜合考慮工期和施工經驗，最終確定根焊焊接采用無銅襯墊STT全自動焊封底工藝。STT根焊焊接工藝采用波形控制電源，是一種表面張力過渡焊，該技術適用于碳鋼和不銹鋼的焊接，并能使用各種保護氣體，與傳統的手工電弧焊打底工藝相比，STT根焊焊接工藝具有引弧容易、飛濺小、焊縫正背面成型好、焊接速度快、焊接成本適中等優點[1]，但STT根焊焊接工藝也存在增加熔合類、熔透缺陷產生的缺點。

1 海管鋪設概況

1.1 海管鋪設施工工藝

項目中3條海管采用同一施工工藝，具體流程如圖1所示。

圖1 海管鋪設施工工藝

1.2 海管鋪設關鍵路徑

海管鋪設施工具有流水線作業特點，不同的工作內容在不同的站點完成，同一工作的不同工序在各站中依次進行。直接影響整個作業線鋪設效率的工作為關鍵工作，由關鍵工作構成關鍵路徑。通過控制關鍵工作(或非關鍵路徑上的可能影響到關鍵路徑改變的工作)從而縮短關鍵路徑時間，提高整體鋪設效率。

項目實施過程中，對各站點進行了效率統計，如圖2所示。根據圖2效率統計數據可知，在項目實施過程中，1站STT效率為9.2 min，高于其他站點，關鍵路徑為第1站STT焊接。

圖2 海管鋪設效率統計

1.3 海管焊接缺陷統計

圖3～圖5分別給出3條海管缺陷統計情況。

圖3 海管P1焊接缺陷深度統計

圖4 海管P2焊接缺陷深度統計

圖5 海管P3焊接缺陷深度統計

由圖3～圖5可知，項目中海管焊接缺陷主要為STT根焊缺陷；3條海管層間焊接缺陷所占比例均較小，最大為P1海管的10%。

2 STT根焊焊接影響效率原因及解決措施

根據施工過程的統計及分析，STT根焊缺陷原因主要分為3個方面：①STT設備自身因素；②管端錯皮量影響；③焊工操作技能。

下面將針對上述3個方面分別進行分析。

2.1 STT焊接設備自身因素

在實際施工過程中，據現場焊接工程師的反映，STT焊接設備由于地線接觸問題存在失去電壓的現象，導致自動停弧。對于停弧點必須重新起弧焊接，焊工不得不對可能重疊的區域進行打磨處理。如果處理太少，造成未熔合；處理過多，則容易造成焊接焊漏。

針對STT焊接設備自身因素的原因，對STT焊接設備進行了調整，具體的調整如圖6所示。在STT焊接設備的機頭焊槍上增加了一個與STT焊接設備母機外殼連接的地線，避免了焊接過程中的跳絲，提高了焊接合格率。

圖6 STT焊接設備調整

2.2 管端錯皮量的影響

根據WPS(焊接工藝規程)的要求，STT根焊的管端錯皮量應當不超過1 mm。但是在實際施工過程中發現，如果海管管端的錯皮量在1 mm左右，基本上會存在未焊透或者燒穿的風險，造成焊接缺陷或者重新加工坡口。

針對海管管端錯皮量的問題，施工中的解決措施為將管端錯皮量的要求提高到不超過0.5 mm。這對海管橢圓度要求極高，由此也就造成了實際操作難度大，影響海管鋪設效率的問題。

2.3 焊工操作技能

在整個海管鋪設施工過程中，施工人員的操作熟練度也是決定海管鋪設效率的關鍵因素[2]。由于此項目之前，施工團隊并未采用過無銅襯墊的STT焊接工藝，對于STT根焊焊接工藝的認識從零開始，施工團隊缺乏一定的現場施工經驗。在施工過程中，不斷地調整STT根焊焊接工藝參數，最終導致耗費較長時間才達到滿意的焊接合格率和焊接效率。

針對焊接操作技能的問題，在將來的項目中，對于焊接技術要求較高的工藝，應當重視陸上焊接工藝的開發，施工前應當進行充分的焊接技能強化訓練。對于特殊的問題需要量化處理，以匹配嚴格量化的工藝參數，必要時可進行量化研究，以便為施工期間遇到的各種復雜情況，提供必要的參考與支持。

3 總結與建議

結合緬甸海域海管鋪設項目，分析了STT根焊焊接工藝對海管鋪設效率的影響，總結歸納了項目實施過程中STT根焊焊接工藝影響鋪設效率的原因，并給出了相應的解決措施。在今后的類似項目中，建議對STT根焊等要求較高的工藝進行充分的陸上焊接工藝開發；結合焊接工藝特點和要求控制材料質量并作適當優化。

[1]張良鋒,郭志農,沈楠楠，等.STT根焊工藝在海洋工程結構鋼管卷制中的應用[J].中國造船,2013,54(S1)：179-184.

[2]王彥博,田峰.淺談如何提高海管作業效率[J].中國造船, 2011,52(S2)：246-250.

Root welding is the major process of pipeline welding and the key factor that can decide the welding quality and efficiency of whole pipeline.The case of a project whose objective is to lay three pipelines with weight coating system composing of cement in Burmese waters is studied by analyzing the influence of Surface Tension Transfer(STT)root welding without copper liner on laying efficiency.Some methods of pipeline welding are summarized which are worth of the reference for similar pipeline laying project in future.

STT root welding;pipeline;pipelaying efficiency

李黎霞(1982-)，女，山東威海人，工程師，大學本科，主要從事海洋工程設計工作。

TG457.6

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.016

2016-08-09