海管缺陷種類及返修方法與預(yù)防措施

李蘭現(xiàn)　李曉琪　張德文　何建新　白慶會(huì)

摘 要：海管作為近海區(qū)域油氣開(kāi)發(fā)工程中至關(guān)重要的一部分，相較于陸地來(lái)說(shuō)，海洋本身的環(huán)境較為特殊，且面臨的不確定因素也相對(duì)較多，導(dǎo)致海管鋪設(shè)面臨的難度自然也就更高。針對(duì)上述問(wèn)題，文章系統(tǒng)闡述了常見(jiàn)的海管焊接方法，同時(shí)針對(duì)海關(guān)焊接缺陷類型進(jìn)行分析，提出幾點(diǎn)返修方法與預(yù)防措施，僅供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：海管;缺陷;焊接;修復(fù)

中圖分類號(hào)：TE973;TG441文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.005

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)κ?、天然氣的需求也呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在未來(lái)10年～15年內(nèi)，全球?qū)κ吞烊粴獾男枨罅窟€會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度預(yù)計(jì)達(dá)到1倍以上[1]。

相較于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)在海洋工程領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚，但歷經(jīng)數(shù)十年的海上油氣田開(kāi)發(fā)，我國(guó)在海洋工程領(lǐng)域方面的建設(shè)突飛猛進(jìn)，從最開(kāi)始的油氣田內(nèi)部短距離海管到如今的各類平臺(tái)到陸地的長(zhǎng)距離海管，相應(yīng)的科技含量、施工技術(shù)均取得了理想的成績(jī)[2]。

隨著技術(shù)的不斷研發(fā)應(yīng)用，當(dāng)前已經(jīng)逐步淘汰了一些工藝落后、效率低下的工藝，取而代之的是通過(guò)引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)，把工藝效率先進(jìn)的工藝引入海管鋪設(shè)中。

1 常見(jiàn)海管焊接方法

海油工程海管常用焊接方法有：埋弧焊（SAW），氣保護(hù)藥芯焊（保護(hù)氣體）（FCAW），熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW），鎢極惰性氣體保護(hù)半自動(dòng)、全自動(dòng)焊（TIP、TIG），熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）。

2 焊接缺陷的類型

在海底管道生產(chǎn)制造過(guò)程中，焊接是最重要的連接方法。然而，由于焊接過(guò)程的復(fù)雜性，實(shí)際焊接接頭經(jīng)常存在各種各樣的缺陷，如夾雜、氣孔和未焊透、夾鎢等[3]。對(duì)不滿足施工規(guī)范的缺陷尺寸和類型要進(jìn)行返修或切除并重新組對(duì)焊接。文章針對(duì)海底管道常用的幾種焊接方法焊縫常見(jiàn)缺陷，大概分析其產(chǎn)生原因，返修的注意事項(xiàng)，提出防治措施與處理方法，對(duì)海底管道鋪設(shè)施工具有參考作用[4]。由于焊接方法不同，缺陷類型也有所不同。

2.1 氣孔

氣孔是指在焊接過(guò)程中，熔池金屬中的氣體在熔池凝固前未能及時(shí)逸出，而殘留于焊縫金屬中所形成的孔穴[5]。蜂窩狀氣孔正是當(dāng)前極為常見(jiàn)的氣孔之一，如圖1所示。

產(chǎn)生氣孔的原因很多，主要包括（但不僅限于）以下幾個(gè)方面：氣體保護(hù)缺失;氣帶上有孔洞或者堵塞，造成的氣壓值變低;防風(fēng)罩密封墊損壞;防風(fēng)罩使用不正確或者安裝不當(dāng);油脂、坡口或者銅靴表面或者保護(hù)氣體;主作業(yè)線有強(qiáng)風(fēng)，焊接環(huán)境處于強(qiáng)風(fēng)之中;氣體成分比例錯(cuò)誤，或者壓力太高或者太低;砂輪機(jī)打磨位置過(guò)于靠近焊接。

對(duì)此，可以采取以下預(yù)防氣孔的措施：

第一，海上空氣濕度較大，并且作業(yè)線內(nèi)有風(fēng)，做好擋風(fēng)措施。

第二，焊接過(guò)程中噴嘴距離工件表面相對(duì)較遠(yuǎn)，使得氣體保護(hù)效果變差，最終出現(xiàn)氣孔。針對(duì)上述問(wèn)題，工作人員每焊接完一層，都需要針對(duì)鎢極長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能夠保障氣體保護(hù)的效果[6]。

第三，在仰焊位置，由于鐵水下墜，實(shí)際焊接過(guò)程中會(huì)針對(duì)鎢極進(jìn)行抬高處理，這個(gè)過(guò)程中非常容易導(dǎo)致焊道周圍產(chǎn)生獨(dú)立氣孔。

第四，焊道、焊絲出現(xiàn)污染，會(huì)引發(fā)密集氣孔問(wèn)題。在實(shí)際操作中應(yīng)當(dāng)選擇丙酮針對(duì)坡口位置進(jìn)行清洗，同時(shí)進(jìn)行有效的預(yù)熱處理。

第五，氣體流量有所欠缺，在保護(hù)不足的狀況下會(huì)生成氣孔，應(yīng)當(dāng)密切留意氣壓所產(chǎn)生的變化。

第六，氣篩堵塞、噴嘴飛濺脫落都會(huì)引發(fā)氣孔問(wèn)題，需要定期進(jìn)行檢查、清理、更換。

2.2 未熔合

未熔合是常見(jiàn)的海管缺陷，主要指焊接口未能有效融合，存在較大的裂縫，如圖2所示。

產(chǎn)生未熔合的原因主要有：坡口不符合要求;打磨時(shí)傷害坡口;擺動(dòng)寬度過(guò)小;焊槍管磁性太大;焊接時(shí)焊偏，焊槍不對(duì)中;電壓過(guò)大，填充厚度太厚。

對(duì)此，可以采取以下預(yù)防未熔合的措施：保證坡口符合WPS要求;焊前嚴(yán)格消磁;嚴(yán)格控制錯(cuò)邊量;控制每層焊肉的厚度，電流電壓的大小;排焊時(shí)注意起弧位置，預(yù)留的夾角不能過(guò)窄;每一個(gè)起弧接頭都要打磨出一定的角度;焊工在操作過(guò)程中盡量采用低電弧。

2.3 燒穿

燒穿也是常見(jiàn)的海管缺陷，如圖3所示，產(chǎn)生燒穿問(wèn)題的原因主要有：

第一，船上鋪設(shè)海管輔線為12m管組對(duì)，主線為24m管組對(duì)，組對(duì)的精度稍差，平焊位置有縫會(huì)導(dǎo)致焊漏，對(duì)口時(shí)一定要保證平焊位置組對(duì)間隙為零。

第二，檢查坡口，如果鈍邊小于WPS所規(guī)定的最小值可能會(huì)導(dǎo)致焊漏。

第三，起弧時(shí)電流不穩(wěn)可能會(huì)導(dǎo)致燒穿。

第四，焊接電流過(guò)大，填充太厚可能會(huì)導(dǎo)致燒穿。

第五，全自動(dòng)焊時(shí)內(nèi)對(duì)口器銅靴未完全漲起可能會(huì)導(dǎo)致燒穿。

2.4 TT焊存在的一些缺陷

2.4.1 夾鎢

造成夾鎢的主要原因是焊工在操作過(guò)程中電弧壓過(guò)低，鎢極插入熔池導(dǎo)致鎢極燒損遺留在熔池中，主要是在采用TT焊焊接復(fù)合海管時(shí)產(chǎn)生的缺陷。

2.4.2 背部氧化

背部氧化問(wèn)題如圖4所示，其產(chǎn)生的主要原因包括：海上海管鋪設(shè)采用內(nèi)對(duì)口器充氬，如果設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致背面無(wú)氣體保護(hù)或氬氣氛圍不穩(wěn)定而導(dǎo)致背部氧化;管內(nèi)有積水，對(duì)口時(shí)拉拽對(duì)口器將少量水帶入坡口導(dǎo)致背部氧化，需要提前清理管內(nèi)積水;坡口油污清理不徹底會(huì)導(dǎo)致背面點(diǎn)狀氧化;熱焊道時(shí)電流過(guò)大行走速度慢。

此外，TT焊還存在穿絲（如圖5所示）、內(nèi)凹（如圖6所示）等缺陷，發(fā)生原因均由于焊接過(guò)程中操作不當(dāng)。

3 焊接缺陷的返修CD542A59-97E9-4ADB-9841-AE76403D50F2