海洋平臺(tái)管線中新材料的應(yīng)用解析

司紅濤

(海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司,天津 300451)

海洋平臺(tái)管線中新材料的應(yīng)用解析

司紅濤

(海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司,天津 300451)

在時(shí)代飛速發(fā)展的今天,海洋石油工業(yè)發(fā)展迅猛,海上油氣開發(fā)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大,并且越來(lái)越深,對(duì)開發(fā)技術(shù)也提出了更高的要求,使用的材料也需要具備更高的性能。為了促使海上平臺(tái)生產(chǎn)和安全需求得到滿足,通過(guò)科學(xué)的選擇和應(yīng)用新材料,可以更好的進(jìn)行海上油氣深水開發(fā)。本文以某海上中心平臺(tái)為例,進(jìn)行了分析和闡述,希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

海洋平臺(tái) 管線 新材料

本文以某海洋平臺(tái)為例，它的中心油氣處理平臺(tái)位于本平臺(tái)西北方向50千米、水深在250米左右的海域，在亞洲屬于排名前列的海上油氣中心處理平臺(tái)；整個(gè)中心平臺(tái)集中了多項(xiàng)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了很多功能，如天然氣處理、天然氣增壓、深水氣田生產(chǎn)等，一期設(shè)計(jì)為2*34億立方米每天的天然氣處理能力，將33億立方米每天的設(shè)施平臺(tái)空間給預(yù)留了出來(lái)。外輸海底管道有30英寸左右的直徑，有24.5MPa的設(shè)計(jì)壓力，屬于超高壓氣田，平臺(tái)設(shè)計(jì)為30年的使用期限。我們將設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度以及平臺(tái)產(chǎn)能和使用年限等諸多因素給納入考慮范圍，在工藝管道中選擇了高強(qiáng)鋼鍛鋼管線。

1 設(shè)計(jì)選型

在對(duì)管線材質(zhì)和管徑進(jìn)行確定時(shí)，需要綜合考慮諸多方面的因素，如井口來(lái)油氣的壓力、溫度、組分以及中心天然氣年處理能力規(guī)劃等；在計(jì)算過(guò)程中，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，將管線腐蝕余量和制造公差給納入考慮范圍；最終對(duì)管道壁厚進(jìn)行確定，然后采辦相關(guān)的材料。

一是管道應(yīng)用系統(tǒng)描述：管道屬于平臺(tái)上部組塊工藝管線，對(duì)經(jīng)過(guò)加壓處理的凝析油和天然氣進(jìn)行連接和匯集；然后與外輸海底管道進(jìn)行連接；本工藝管道有24600kpa的設(shè)計(jì)壓力，有80攝氏度的設(shè)計(jì)溫度，選擇的場(chǎng)合有著較高的危險(xiǎn)度。

二是管材選定：首先是確定管徑，在確定管徑時(shí)，需要綜合考慮諸多方面的因素，如流體流量、性質(zhì)、流速等。本管線對(duì)平臺(tái)處理后的油氣進(jìn)行匯集，并且與20英寸外輸海底管線進(jìn)行連接，這種油氣混輸管線的作用主要是總管匯集。海洋平臺(tái)空間比較狹小，總長(zhǎng)度在25米以內(nèi)，那么管線壓力降就可以忽略掉；結(jié)合平臺(tái)年處理能力規(guī)劃要求，來(lái)科學(xué)計(jì)算管道直徑。

其次是材質(zhì)確定，在材質(zhì)方面，我們主要是從常用的材質(zhì)中選擇，如碳鋼、不銹鋼、銅鎳等。因?yàn)槲覀円呀?jīng)脫水脫硫處理過(guò)了本管道內(nèi)油氣介質(zhì)，因此，將本管道作為最終外輸連接管道，沒有較大的腐蝕性。對(duì)于不銹鋼和銅鎳材料，有著較高的價(jià)格，銅鎳材料還需要較長(zhǎng)的采辦周期；因此，我們從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，決定將碳鋼材質(zhì)給應(yīng)用過(guò)來(lái)。碳鋼材料包括低溫碳鋼、高強(qiáng)度碳鋼以及普通碳鋼等幾種類型，系統(tǒng)有50攝氏度的操作溫度和80攝氏度的設(shè)計(jì)溫度。

2 材料采辦技術(shù)要求

一是材料出廠前檢驗(yàn)要求：在材料出廠前，廠家需要對(duì)焊口、熱影響區(qū)以及母材等進(jìn)行橫向和縱向的沖擊試驗(yàn)，在壁厚的二分之一處進(jìn)行縱向?qū)嶒?yàn)。

二是材料出廠前試驗(yàn)要求：因?yàn)閺S家以前沒有生產(chǎn)過(guò)本規(guī)格的管線，那么就需要對(duì)本規(guī)格管線進(jìn)行定制，結(jié)合相關(guān)的要求，我們需要對(duì)鋼管極限承載能力進(jìn)行檢驗(yàn)，并且將水壓爆破試驗(yàn)開展下去，以便對(duì)極限應(yīng)變能力進(jìn)行測(cè)試。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝控制

管線施工有著較長(zhǎng)的工藝流程，特別是管線管徑較大或者壁厚較大等，更是需要如此，如果沒有良好的控制某個(gè)環(huán)節(jié)，就會(huì)對(duì)管線整體的施工質(zhì)量和進(jìn)度產(chǎn)生影響。

一是管線下料控制：在下料排版管材的過(guò)程中，需要嚴(yán)格依據(jù)管線單管預(yù)制圖來(lái)進(jìn)行，將排版圖提供出來(lái)，向施工現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)，以便將其指導(dǎo)作用給充分發(fā)揮出來(lái)，這樣材料利用率可以得到提高，材料浪費(fèi)問(wèn)題得到有效了減少。我們聽取了廠家意見，提供的管線最大長(zhǎng)度可以達(dá)到每根6米左右，將每道焊口4厘米的刀具寬度和加工余量給納入考慮范圍，然后結(jié)合三維圖，在加工設(shè)計(jì)的過(guò)程中，排版所有30英寸600毫米管線，并且通過(guò)項(xiàng)目組向供貨廠家反饋供貨長(zhǎng)度。廠家供貨時(shí)，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行，結(jié)合設(shè)計(jì)排版圖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工下料，實(shí)踐表明，有著較高的材料利用率。

二是管線預(yù)制安裝工藝要求：借助于車間坡口加工機(jī)來(lái)切割管線下料，結(jié)合管線焊接要求，將相應(yīng)的坡口給直接切出來(lái)，在焊接之前，需要認(rèn)真的打磨坡口上的毛刺和鐵銹；然后組隊(duì)進(jìn)行坡口點(diǎn)焊工作，并且嚴(yán)格的檢驗(yàn)外觀。采用氬弧焊來(lái)進(jìn)行車間預(yù)制封底，然后在蓋面填充中采用埋弧焊。在含鉛，需要將電阻加熱器應(yīng)用過(guò)來(lái)，預(yù)熱相應(yīng)的焊接口，并且保證預(yù)熱溫度在80攝氏度以上。因?yàn)樾枰鄬佣嗟篮附?0毫米壁厚管線，要保證層間溫度在250攝氏度以內(nèi)。變送器、腐蝕探測(cè)裝置以及旁通管線等都是管線的組成部分，需要開孔焊接于管線上，在車間內(nèi)需要完成開孔工作，并且仔細(xì)的清理開孔后管內(nèi)的異物，避免在管線內(nèi)部無(wú)法清理現(xiàn)場(chǎng)開孔時(shí)的鐵屑。

四是管線熱處理要求及控制：結(jié)合相關(guān)規(guī)范，如果管線焊接口的壁厚在20毫米以上，焊接后，熱處理工作是需要進(jìn)行的，以便將焊接應(yīng)力給消除掉，對(duì)焊縫組織和綜合性能等進(jìn)行有效的改善；要對(duì)管線熱處理溫度嚴(yán)格控制，保證在590攝氏度到650攝氏度之間，并且進(jìn)行150分鐘左右的保溫處理。在熱處理過(guò)程中，還需要對(duì)曲線圖進(jìn)行繪制，并且向質(zhì)量控制工程師提交曲線圖和熱處理記錄，這樣在日后可以進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在本中心處理平臺(tái)中，已經(jīng)成功的預(yù)制、安裝和檢驗(yàn)了本管道，并且中心處理平臺(tái)向預(yù)定位置進(jìn)行運(yùn)送，進(jìn)行了連接和調(diào)試，如今已經(jīng)得到了成功運(yùn)行。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，人們對(duì)能源有著越來(lái)越大的需求，在工程中開始應(yīng)用更多的新材料、新方法和新工藝，開發(fā)了很多種能源，發(fā)揮了較大的作用。在新型材料的應(yīng)用過(guò)程中，需要將材料的生產(chǎn)周期、施工難度以及費(fèi)用成本等各個(gè)方面的因素給充分納入考慮范圍，以便促使工程需求得到有效滿足。相關(guān)人員需要不斷學(xué)習(xí)，積極研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出來(lái)更多具有高性能的材料。

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